오차

실험을 통해서 얻게 되는 측정값은 참값과 다를 수 있다. 같을 확률이 사실상 0이다. 따라서 실험 결과를 보강하기 위해서는 반복실험을 통해 여러 개의 측정값을 얻고, 그로부터 참값을 추정하는 방법이 이용된다. 반복실험을 통해서 얻게 되는 측정값은 측정할 때 마다 다른 값이 나올 수 있는데, 측정할 때 마다 다른 값이 나오는 이유는 여러가지가 있을 수 있다. 즉, 실험적 오차, 이론적 오차, 통계적 오차이다.

실험적 오차는 실험장치를 실제로 만든 것이 설계된 실험 장치와 다를 수 있어서 나타나는 오차이다. 예를 들어, 입자 검출기의 효율이 100%일 것을 전제하고 실험을 설계했을 때, 실제로 입자 검출기는 100% 효율이 나오지 않으므로 그에 따른 오차가 나타난다.

이론적 오차는 측정값을 이론적으로 해석할 때 나타나는 오차이다. 이론적으로 어떤 현상을 설명할 때 얻게 되는 결과는 구체적인 물리적 수치를 집어넣어서 실제 실험값으로 계산을 하게 되는데, 이 때 사용되는 물리적 수치에 오차가 있기 때문에 나타나는 오차이다.

통계적 오차는 우리가 측정을 할 때 모집단의 실제 분포를 알 수 없기 때문에 나타나는 오차이다. 즉, 우리가 구할 수 있는 것은 어디까지나 표본공간의 분포이며, 결국 검증할 수 있는 것은 실험 결과에 대한 내용일 뿐 실제 참값과는 다를 수 있다.

물리학에서 말하는 불확정성 원리는 그 중 통계적 오차들 사이의 관계에 대해 이야기한다. 즉, 실험 오차나 이론 오차가 전혀 없다고 하더라도, 어떤 두 변량의 측정 오차에 대해서는 그 곱을 어떤 값 이하로 줄일 수 없는 경우가 발생한다는 것이다.

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