Apabila panjang meja dilaporkan sebagai 120.4 cm, angka itu bukan gambaran yang sempurna tentang satu nilai yang diketahui tanpa had. Pembaris mempunyai resolusi tertentu, titik hujung mungkin sukar ditentukan dan bacaan berulang boleh berubah sedikit. Sains menangani had ini dengan menyatakan ketidakpastian pengukuran, bukan dengan berpura-pura bahawa setiap digit mempunyai kepastian yang sama.
Ketidakpastian bukan sekadar kesilapan
Dalam metrologi, ralat pengukuran dan ketidakpastian ialah konsep yang berbeza. Ralat merujuk kepada perbezaan antara nilai yang diukur dengan nilai rujukan yang sesuai apabila perbezaan itu dapat ditentukan. Ketidakpastian pula mencirikan sebaran nilai yang munasabah untuk kuantiti yang diukur berdasarkan maklumat yang digunakan. Oleh sebab nilai sebenar tidak semestinya diketahui, kita tidak boleh menganggap ketidakpastian sebagai ukuran tepat tentang ‘berapa salah’ sesuatu bacaan.
Sumber ketidakpastian boleh datang daripada resolusi alat, penentukuran, keadaan persekitaran, kaedah persampelan, variasi bacaan berulang dan model yang digunakan untuk menukar pemerhatian kepada hasil. Sebahagian komponen boleh dinilai daripada siri pengukuran secara statistik, manakala yang lain menggunakan maklumat seperti sijil penentukuran, spesifikasi alat atau pengetahuan terdahulu yang relevan.
Bacaan berulang membantu, tetapi tidak menyelesaikan semuanya
Jika pengukuran yang sama diulang, variasi antara bacaan memberi maklumat tentang kebolehulangan. Purata beberapa bacaan boleh mengurangkan pengaruh turun naik rawak pada anggaran purata. Namun, pengulangan sahaja tidak membetulkan semua kesan sistematik. Alat yang tersasar akibat penentukuran yang tidak tepat boleh menghasilkan bacaan yang sangat konsisten tetapi tetap memerlukan pembetulan atau komponen ketidakpastian tambahan.
| Ciri | Ralat rawak | Ralat sistematik |
|---|---|---|
| Pola pada bacaan berulang | Bacaan berubah-ubah dari satu ulangan ke satu ulangan | Bacaan cenderung tersasar ke arah yang sama |
| Kesan terhadap purata | Pengulangan boleh mengurangkan pengaruhnya pada anggaran purata | Pengulangan sahaja tidak membetulkannya |
| Contoh punca | Variasi bacaan berulang dan turun naik keadaan persekitaran | Alat yang tersasar akibat penentukuran yang tidak tepat |
| Cara menanganinya | Ulang pengukuran dan nyatakan sebaran bacaan | Penentukuran atau pembetulan, atau tambah komponen ketidakpastian |
Ketepatan dan kejituan bukan perkara yang sama
Ketepatan merujuk secara kualitatif kepada kedekatan hasil pengukuran dengan nilai kuantiti yang diukur, manakala kejituan berkaitan kedekatan persetujuan antara hasil pengukuran berulang dalam keadaan tertentu. Sekumpulan bacaan boleh sangat rapat antara satu sama lain tetapi masih tersasar akibat kesan sistematik. Sebab itu istilah ketepatan tidak wajar digunakan sebagai nombor pengganti bagi ketidakpastian.
Hasil pengukuran perlu membawa konteks
Pernyataan seperti 50.0 ± 0.2 mm hanya bermakna apabila jelas bagaimana ketidakpastian itu ditentukan dan, bagi laporan teknikal, apakah aras liputan yang digunakan. Ketidakpastian yang lebih kecil biasanya membolehkan perbandingan lebih tajam, tetapi nilainya mesti disokong oleh kaedah pengukuran dan maklumat yang benar-benar tersedia. Menulis terlalu banyak angka bererti boleh memberi gambaran ketepatan yang tidak disokong oleh pengukuran. Dalam kerja saintifik dan teknikal, ketidakpastian boleh dinyatakan sebagai ketidakpastian piawai atau sebagai selang dengan kebarangkalian liputan yang dinyatakan, bergantung pada kaedah dan tujuan.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Mengapa ketidakpastian pengukuran tidak bermaksud 'pengukuran itu salah', dan apa implikasinya terhadap perbandingan hasil?