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世界是确定的、机械的。自牛顿力学以来,不确定性似乎从我们的生活中被赶出去了,决定论(determinism)成了一个重要的历史思潮。哲学家甚至产生出了一个想法,人也是机器(笛卡尔、梅特里等人)。但是在18 - 19世界,数学家通过对随机(比如赌博)过程的研究,发展出了一套不确定性的科学,即概率论。概率论和力学的结合,构成了今天的热学和统计力学;而随机过程和微积分的结合,也产生了随机微分方程等。更有趣的是,将上帝赶出科学,鼓吹机械论的是拉普拉斯,为此它提出了“拉普拉斯妖”。但是对概率论做出最大贡献的人,也是拉普拉斯。
不确定性在日常生活中很常见,我们习以为常,所以有些随机现象就被忽略了。布鲁克斯的这本小书《几率》,收集了27篇发表在《新科学人》杂志上的讨论几率(Chance)的文章。每篇文章的题目都蛮有趣,比如“奇迹般的并合”,“赌场胜算”,“偶然的发明”,“概率和平谈判”,“生命的机遇”等。从这个题目我们可以看出,这些文章主要讨论的是生活中和概率相关的一些问题。我们平时见到的概率论的书,都充满各种各样的复杂的公式,晦涩难懂、枯燥乏味。这本书结合大量的生活例子,让人感觉妙趣横生。哦,应该强调,这本书没有一个讨厌的公式。
我解释为什么这本书不错,值得一读。为此,我随机分析一篇文章。我翻到第九篇“赌场胜算”,作者海伦$\cdot$汤姆逊(任《新科学人》编辑和记者长达8年)。赌博是常见到的现象,比如买彩票就是一个典型的例子。美国的拉斯维加斯(Las Vegas)是全球有名的赌城,中国澳门的赌博产业也非常发达。这篇文章提到一件事情。1961年,麻省理工大学数学系学生爱德华·索普(Edward Thorp)利用随身携带的一台计算机,用来帮助他预测球的落点。利用这个技术,他赚了很多钱。后来他利用它转战赛马场、篮球场和股市,很快成了百万富翁。据我查资料,索普确有其人,他也的确去过赌场,后来也被列入黑名单。但他的这些故事,却和其它的资料相差很大。比如作为数学系学生,他阅读过很多数学论文;他在刚开始的时候也失败过。我怀疑这篇文章的故事有很多虚假的地方,表明作者调研工作不够。此外,这篇文章没有提到,索普后来成了一个非常成功的投资人,他管理的基金连续19年获得年均19.1%的回报率。这是一个神话一样的存在,也是战胜不确定性的典范。
福利彩票是另外一种赌博形式。很多人喜欢买它,中奖了高兴一下,赔了也无所谓,权当对体育事业的支持。尽管从数学中我们看到,这些数字的出现都是随机,等权的;但是在选择数字的时候,大家会选择那些看起来概率更大的数字,比如连续7个数字是没有人选的。因为直觉上大家会认为要求太苛刻,可能性太小。这是一个错误的感觉, 这样的感情在随机现象没有意义。此外,随机选号和人选号的概率是一样的,但是大家会选择自己喜欢的幸运数字,并相信它们的几率会更大一些。生活中,有些人相信所谓的博彩公司,也相信它们的所谓数字统计和预测(见下图),这样骗子公司就很容易利用心理暗示骗钱。可见,我们对随机现象以及概率问题,存在很多误区。尽管这些数字出现的概率是一样的,赚钱的机会依旧存在,我们还是有可能采取某种策略来获取利益,即所谓的“套利”---但不是彩票。套利这个词在投资领域经常见到,因为不同的公司在某些政策上有一些差别,所以我们可以通过这个差别获利---但是这样的事情很少,并且需要你观察敏锐,并有好的策略。现在所谓的高频交易,就是一个典型的例子。这是概率论和金融学的高级应用,现在是高材生才能玩得起的智力游戏。
(图片来自网络)
数学家针对这个问题,提出了一个抽象的模型。假设你被告知必须从100个候选者中选择一个女孩结婚,但是每个人只有一次见面的机会,见面后要立刻做决定。这个问题可能最早来自苏格拉底 -- 非常抱歉,作者似乎不了解苏格拉底的智慧。显然,我们挑选到最佳伴侣的概率为1/100。但是数学家可以设计一些复杂的策略,就像套利一样,从而提高这个概率,比如达到$1/e = 37\%$。类似地,如果你想选择一个最好的保险公司,你不需要给50家公司一一给电话,你只需要给18家($50/e = 50 / 2.72 = 18$)打电话就足够了。这个问题,也可以告诉你人生不可能完美,要见好就收,否则你的利益不可能最大化。到此,概率论玩出了技巧,也玩出了人生智慧。在赌场,很多人会先赚钱,最后全部输掉,就是贪婪和欲望战胜了理智。
这本书有一些缺点,如这篇文章提到的,作者可能对一些事情考证不够透彻。但是,每篇文章都揭示了一些生活中碰到的有趣的概率问题。我喜欢这篇文章,还在于它的落脚点很好,我们的生活中充满很多这样的赌局,知道什么时候收手比知道该如何赢更重要,而概率论会告诉我们答案。这才是人生的大智慧,也是这本书值得读的根本原因。这可能是这本书的一个重要特点,每篇文章都会介绍一些和概率、机会有关的故事,并可能揭示一些有哲理的道理。学习概率论的人都知道,这门课可以上升到哲学和世界观的高度。然而概率论又是一门枯燥高深的学问,在学习的时候,总是要被复杂的公式所困惑,而概率论的智慧都隐藏在这些复杂的公式中,非仔细思考不能获得。在这本书,这些作者通过生活中的具体的故事讲述一些道理,虽浅显却别有趣味。不管它们是否达到了概率论课程的高度,这样的尝试是有价值的。
这本书以选材取胜。既然数学可以写成这样通俗而有趣,其它学科是否也可以呢?我想应该是的。这可能是这本书给我的最大的启发。2020年刚开始购买这本书的时候,我觉得这本书很一般;仔细思考了很久,看问题的视角发生了改变,才嚼出味道来。为此我在这本书上写了这样一个评价:
如何理性分析它们(生活问题)?几率和理性如何结合?其它科学课程是否也可以做到这一点? 2020年3月。
这本书的遗憾是有很多细节来自道听途说。这可能是因为这些作者多为记者、编辑、作家等,而真正接受过严格数学、物理训练的作者较少。可是,如果真是数学家或者物理学家来写这些文章,他们的文笔又不会优美而有趣。看来好事难两全。对于大众来讲,这些细节不会影响到本书的主要思想。能用通俗的语言把复杂的科学道理讲明白,本来就是一个成功。概率论是充满智慧的学问,它有许多有趣的违反直觉、违反经验的结论。这本书介绍了一些生活中有趣的充满智慧的范例,所以无论如何,这本书还是值得读一读 --- 当故事书看也行,当有智慧的书看也行。
(图片来自网络)
内容简介(此处抄自网络介绍): 科学认为任何事情都有一定的几率,无论是彩票、赌博、选择伴侣、还是计算外星生命存在的可能性。该书是将美国科普杂志《新科学人》中刊载的主题和内容相近的文章汇集而成,探讨了运气、随机、风险和概率背后的秘密。全书由六部分组成,每部分由4-6篇短文组成,从数学、物理学、哲学、进化生物学等学科的角度阐述了概率、运气在人类诞生、日常生活、科技发明、宇宙未来、物种演化等方面发挥的作用及其科学解释。
写作理由: 第一、这本书购于2020年,我读了这本书,并思考了很久; 第二、我看到一些书评,发现这些人根本没有真正读懂书。他们只是泛泛的摘抄一些故事,然后做个评价。一个好的书评,应该是对一本书的思想的升华、反思、或者补充等。第三、一篇文章,必须有一个明确的结论。直接导致我写这篇文章的是王长立写的文章“读《素数的阴谋》”。这篇文章拼凑了很多故事,却没有一个明确的结论。尽管文无定法,但是终究需要表达一个明确的观点(类似高考作文的要求)。胡适在《文学改良刍议》中提到“今人徙知‘言之无文,行之不远’,而不知言之无物,又何用文为乎?”,用在此处非常恰当。所以一篇和科学有关的文章 --- 散文也好,小品文也好 --- 不要光有文采,而没有思想和内容。我常和一些老师讨论科学散文如何写作?我想理性是其最显著的特征。我是读周国平老师的书,才忽然悟到了这个道理。2022年9月3日初稿,9月4日定稿发表。
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