الفرق بين الأخطاء المنهجية والعشوائية

بغض النظر عن مدى حرصك عند إجراء التجارب ، فمن المحتمل أن يكون هناك خطأ تجريبي. سواء من خلال التحديات الكامنة في أخذ القياسات بدقة أو مشاكل مع المعدات الخاصة بك ، فإن تجنب الخطأ تمامًا هو أقرب إلى المستحيل. لمواجهة هذه المشكلة ، يبذل العلماء قصارى جهدهم لتصنيف الأخطاء وتحديد أي عدم يقين في القياسات التي يقومون بها. يعد اكتشاف الفرق بين الأخطاء النظامية والعشوائية جزءًا أساسيًا من تعلم تصميم تجارب أفضل وتقليل أي أخطاء تتسلل عبرها.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تنتج الأخطاء المنهجية عادةً من المعدات التي لم تتم معايرتها بشكل صحيح. كل قياس تجريه سيكون خاطئًا بنفس المقدار نظرًا لوجود مشكلة في جهاز القياس الخاص بك. الأخطاء العشوائية لا يمكن تجنبها وهي ناتجة عن الصعوبات في أخذ القياسات أو محاولة قياس الكميات التي تختلف مع الوقت. ستتقلب هذه الأخطاء ولكنها تتجمع بشكل عام حول القيمة الحقيقية.

يصف الخطأ العشوائي الأخطاء التي تتقلب بسبب عدم القدرة على التنبؤ أو عدم اليقين المتأصل في عملية القياس ، أو التباين في الكمية التي تحاول قياسها.

سيحاول العالم الذي يقيس حشرة ، على سبيل المثال ، وضع الحشرة عند نقطة الصفر للمسطرة أو عصا القياس ، وقراءة القيمة في الطرف الآخر. من المحتمل أن تقيس المسطرة نفسها إلى أقرب ملليمتر فقط ، وقد تكون قراءة هذا بدقة أمرًا صعبًا. يمكنك التقليل من حجم الحشرة الحقيقي أو المبالغة في تقديرها ، بناءً على مدى قراءتك للميزان وحكمك على المكان الذي يتوقف فيه رأس الحشرة. قد تتحرك الحشرة أيضًا بشكل طفيف جدًا من موضع الصفر دون أن تدرك ذلك. يؤدي تكرار القياس عدة مرات إلى العديد من النتائج المختلفة بسبب ذلك ، ولكن من المحتمل أن تتجمع حول القيمة الحقيقية.

وبالمثل ، فإن أخذ قياسات كمية تتغير من لحظة إلى أخرى يؤدي إلى خطأ عشوائي. سرعة الرياح ، على سبيل المثال ، قد ترتفع وتنخفض في نقاط زمنية مختلفة. إذا أجريت قياسًا بعد دقيقة واحدة ، فمن المحتمل ألا يكون هو نفسه بعد دقيقة واحدة. مرة أخرى ، ستؤدي القياسات المتكررة إلى نتائج تتقلب ولكنها تتجمع حول القيمة الحقيقية.

الخطأ المنهجي هو الخطأ الذي ينتج عن مشكلة مستمرة ويؤدي إلى خطأ ثابت في قياساتك. على سبيل المثال ، إذا كان شريط القياس الخاص بك ممدودًا ، فستظل نتائجك دائمًا أقل من القيمة الحقيقية. وبالمثل ، إذا كنت تستخدم مقاييس لم يتم تعيينها على الصفر مسبقًا ، فسيحدث خطأ منهجي ناتج عن خطأ في المعايرة (على سبيل المثال ، إذا كان الوزن الحقيقي 0 يقرأ على أنه 5 جرام ، فسيتم قراءة 10 جرام على أنها 15 و 15 جرامًا 20).

الفرق الرئيسي بين الأخطاء النظامية والعشوائية هو أن الأخطاء العشوائية تؤدي إلى تقلبات حول القيمة الحقيقية نتيجة لصعوبة أخذ القياسات ، بينما تؤدي الأخطاء المنهجية إلى انحرافات متوقعة ومتسقة عن القيمة الحقيقية بسبب مشاكل في معايرة جهازك معدات. يؤدي هذا إلى اختلافين إضافيين جديرين بالملاحظة.

الأخطاء العشوائية لا يمكن تجنبها بشكل أساسي ، في حين أن الأخطاء المنهجية ليست كذلك. لا يمكن للعلماء إجراء قياسات مثالية ، بغض النظر عن مدى مهارتهم. إذا كانت الكمية التي تقيسها تختلف من لحظة إلى أخرى ، فلا يمكنك إيقافها عن التغير أثناء قيامك بذلك خذ القياس ، وبغض النظر عن مدى تفصيل مقياسك ، فإن قراءته بدقة لا تزال تشكل أ تحدي. والخبر السار هو أن تكرار القياس عدة مرات وأخذ المتوسط ​​بشكل فعال يقلل من هذه المشكلة.

قد يكون من الصعب اكتشاف الأخطاء المنهجية. هذا لأن كل شيء تقيسه سيكون خاطئًا بنفس المقدار (أو ما شابه) وقد لا تدرك أن هناك مشكلة على الإطلاق. ومع ذلك ، على عكس الأخطاء العشوائية ، يمكن تجنبها تمامًا. قم بمعايرة أجهزتك بشكل صحيح قبل استخدامها ، وستقل احتمالية حدوث أخطاء منهجية.