随机变量与数据分析——随机事件及古代的处理方式

随机变量与数据分析——随机事件及古代的处理方式

数学历来被认为是确定性的科学,这意味着从同样的条件出发就应当得到同样的结论,如果得到的结论不一样,就会认为其中至少有一个结论是错误的。但是,在我们的日常生活中却会遇到大量的不确定事件,也就是说,我们事先无法确定这个事件是否一定会发生,比如,明天下雨,期末考试得到90分以上,彩票中奖等等,为了方便起见,称这样的事件为随机事件。

事实上,古代的人们就已经知道有些事件是随机的,只是不知道应当如何处理这些随机事件。古希腊的哲学家宁可用必然性来解释随机性,德谟克里特和他的老师留基伯认为,“没有什么是可以无端发生的,万物都是有理由的,而且都是必然的”。德谟克里特举了一个有趣的例子,这个例子后来被许多哲学家引用:

老鹰抓起乌龟飞到空中抛下,这个乌龟恰好落在一个秃子的头上。人们都认为这是事件是偶然的,但我说是必然的。因为老鹰喜欢吃乌龟肉,为了打破乌龟壳就要把乌龟从空中抛到石头上,而这一次是把秃头当作石头了。

这个故事体现了希腊雄辩的风采,但是德谟克里特并没有很好地理解什么是偶然事件,他不清楚偶然事件与因果关系之间地界线。一个猴子盲目地打字,是否能打出莎士比亚地作品呢?这个可能是存在地,只是这个可能性很小,打出《哈姆雷特》的可能性只有(1/10)

41600,这比另一个外星人来到地球的可能性还要小很多。那么,德谟克里特如何解释这样一类事情的因果关系呢?

对于随机事件,古代的中国人采取的方法与希腊人迥然不同,他们比古希腊人更为实际,他们不是去追究事件发生的原因,而是千方百计地去预测这些事件是否会发生以及以怎样的形式发生,这是一种占卜术,其集大成者便是“五经”之首的《周易》。即便是在科学已经得到长足发展的今天,我们看《周易》依然是高深莫测,但是可以高度抽象地说《周易》预测的基本方法就是分类,因为《系辞传》开宗明义:

天尊地卑,乾坤定矣。卑高以陈,贵贱位矣。动静有常,刚柔断矣。方以类聚,物以群分,吉凶生矣。

说的就是这个意思。《系辞传》是解释《周易》最为经典的著作,据说是孔子所作。在《周易》中用长横“一”表示阳爻,对应数字中的奇数;两个短横“--”表示阴爻,对应数字中的偶数。有放回地取阳爻和阴爻三次合成一卦,共有23=8中组合方法,这便是所谓的“太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦”,俗称八卦;八卦中每两个分别叠合,又组成8

2=64个别卦;每个别卦又分6爻,即对应6种解释。这样,就把天地万物的事情大体分为64X6=384种情况,而算卦就是根据卦象(比如用草棍作为筹码)来预测哪种情况发生的可能性比较大。这种预测方法可能是不科学的,因为对于同一件事情两次算卦的结果很可能是不一样的,前面我们就谈到,科学至少要保证同样的条件得到同样的结果。但是《周易》种“分类”的思想方法却是很有道理的,因为在近代科学特别是社会科学中,处理复杂问题最有效的方法就是分类。此外,《周易》中用长短横来表示各种事件极其组合的方法是跨时代的符号抽象,这类似于二进制数学或者布尔代数的符号体系。众所周知,二进制数学已经被很好地应用于现代计算机系统。二进制数学的发明者之一布赖尼茨认为他的发明与《周易》的符号系统异曲同工,他1703年发表在《皇家科学院纪录》的论文《二进制算术的解说》的副标题就是“......它只用0和1,并论述其用途以及伏羲氏使用的古代中国数学的意义”。


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