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我和雨赌了一把 精选

已有 4923 次阅读 2010-8-3 08:59 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

 
 
昨天早晨,从办公室出来,只见黑云压城,大雨随时都可能下来,而天气预报也说有雨。那我还走回家吗?走吧,看雨什么时候下来——假如我十分钟走一站路,那我和老天赌的就是在那十分钟里雨下不来。
 
我是把雨当Poisson过程了,它是不是落下来,在每个站点的概率都一样——并不因为我走过了两站而更可能在第三站下来。这是与直觉不同的。直觉以为,越等到后来,下雨的概率越大。假如一个好医生治好了很多高死亡率的病,我们当然不会认为他以后的病人要倒霉了。倘若那样,病人都该去找庸医,因为他已经治坏了很多人,后来的人治好的几率应该大些了。
 
有个学概率的数学家,经常飞来飞去,老觉得不安全。他想,飞机上有一个人带炸弹的几率不会太大;两个人都带炸弹的几率几乎为零——于是,他每次乘飞机,都自己带一枚炸弹。(至于他怎么通过安检,我们就不用管了;领会精神就好。)
 
不管怎么说,最后我赢了——回到家里,雨也没真的下来,只是象征性地洒落了几点,严格说来,我们谁输谁赢呢?其实,更戏剧性的胜利应该是,我刚一进门,瓢泼的雨就倾落下来……
 
我们常说,不知那块云彩有雨,那是从空间分布来看降雨了,简单说,可能是空间的Poisson过程,降雨的概率与云块的大小呈正比。如果不是黑云压城,而是乌云朵朵,我们与老天的赌博就要换花样了。
 
当然,降雨可能不是那么回事儿,它似乎是确定的(“确定性混沌”),而不是随机的。
 
降雨有多变性,也有持续性。它会很大,也会很小;它要么不来,要么就来个没完——这是两种有趣而且普遍的现象。分形之父Mandelbrot借了《圣经》的典故,称它们为“诺亚(Noah)效应”和“约瑟夫(Joseph)效应”。Noah效应说的是《圣经》里的大洪水,“极端事件”,虽然少,却影响大;Joseph效应说的是“记忆”,事件似乎有趋势,有周期,像《圣经》里说的,七年丰收跟着七年饥荒。这两个效应代表两种不同的方向,它们的并存,意味着自然也许确实存在趋势,不过那趋势很可能像那乌云一样,立刻消散。这些特征,都是偏离“正态分布”的那种“正态”。越是偏离正态的,越是有动力学的趣味——order out of chaos,就是这意思。
 

Noah方舟(Currier & Ives ,19世纪)

 

 





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