测量、单位与有效数字
随机误差(random error)
/ RAN-dum EHR-ur /
试着把量筒里液面的确切刻度连读十遍。你的数字会有些晃动——25.31、25.29、25.32、25.30——并不是因为哪里坏了,而是因为微小、不可控的变动丝丝缕缕地钻进每一次读数:手的轻微抖动、光线的一闪、一丝暖意。这种时高时低、无法消去的抖动,就是随机误差。
随机误差是重复测量中不可预测的散布,没有固定方向:它把读数推高和推低的可能性一样大。正因为这种不偏不倚,当你对许多次测量取平均时,它往往会相互抵消——这正是我们做平行测定的原因。它是不精密的来源,并用统计方式来描述——用标准偏差,以及重复读数通常勾勒出的那条钟形高斯分布曲线。
随机误差之所以重要,是因为它给「测量能精密到什么程度」设了一个下限;而且与系统误差不同,它永远无法被彻底消除,只能被减小——靠多做平行测定取平均、用更稳定的仪器,或控制环境。需要诚实说明的是:取平均能驯服随机误差,却对系统误差毫无办法,所以一个紧密、散布小的结果让人对精密度安心,却完全无法说明答案是否真实。
在一台灵敏天平上把同一枚硬币称五次,得到 3.2741、3.2739、3.2742、3.2740、3.2738 g。末位因随机误差而跳动;把这五个读数取平均,能得到更精密的最佳估计。
那个游移的末位,正是随机误差在作怪。
取平均使均值中的随机误差大致按测量次数的平方根成比例减小——所以读数多到四倍,也只能把均值的散布减半。
又称
另见