正在讀高中的兒子,這學期學的是有機化學。他說化學老師在課堂上一直強調「sig fig」,而他以前講授科學學門的老師也都教過,因此讓他覺得很煩。我聽不真切,問他什麼是「sig fig」?他說是 significant figure 的縮寫。於是我對他說:你的老師不錯,很有科學觀念,你要好好學習並記住才是。
所謂 significant figure (digit),中文就是「有效數字」,想必國內學子也都學過;那指的是任何以數字表示的定量值,最後一位確定的數字。以常用度量衡而言,長度的有效數字在 1 毫米、重量在 0.1 公克、體積在 0.1 毫升以及時間在 1 秒左右(這些是個人的估計值,可能與實際應用有點出入,但這非重點)。小於上述單位數值的數字,就有猜測的成分;除非使用更精確的測量儀器及方法,否則都作不得準。然而再精確的儀器,也只能把有效數字往下移,而不會完全消除。
舉個簡單的例子,我們說某人身高有 175.5 公分(公分即釐米),至於那是 175.51 公分呢,還是 175.52 公分,就說不準;因為一般丈量身高用的尺,是分辨不出 0.01 公分的(1 公分等於 10 毫米,0.01 公分就是 0.1 毫米)。因此公分後頭的第二位數字是用猜的,不是有效數字。
「有效數字」觀念的重要性,在於讓我們曉得:就算是使用科學儀器與科學方法做測定,仍然有其限度,這是人類感官與儀器靈敏度的先天局限。身為科學家必須了解這一點,才不會無限上綱,以為科學萬能,什麼微量的東西都測得到、且測得準。
再來,我們得認清,各種化學測試方法(包括儀器)都存在或多或少的不準度。做過實驗的人都曉得,同一個樣本,交由不同人測定,結果經常不同。就算同一人就同一樣本進行重複測試,結果也可能有些許差異。這種不準度的產生原因,有各式各樣的可能性,從人為誤差 、雜質干擾,試劑失效,到儀器不穩,都有可能。對實驗人員而言,只要差異落在某個範圍之內,測定出來的數字就依然可以接受。以人體血液中各種參數而言,正常值都不是絕對值,而以一個範圍的數值表示。
因此,從「有效數字」與「不準度」的觀念,來看此次衛生署將三聚氰胺的含量標準放寬至 2.5 ppm(0.000025),應該還是務實的作法(注)。只不過在民心已然不安的情況下,政令出爾反爾,實屬不智。看來從政的博士醫生,還得多學點公關手腕才是。
注:檢驗單位應該告訴民眾:2.5 ppm 的有效數字是個位還是小數後一位?經過校準後,測量三聚氰胺的儀器,誤差(不準度)是多少?牛奶裡如沒有人為添加三聚氰胺,是否檢測值就一定是 0 ppm?毒理學家應該告訴民眾,2.5 ppm 的三聚氰胺,在一天一杯 500 cc 的飲用量下,毒性有多大?生活裡,我們還有多少機會接觸三聚氰胺?劑量可能有多少?如此才可能讓人更安心。