书城自然科学必谈的数学趣闻
29540200000066

第66章 随机成群效应

我们知道,π是个无限不循环的小数,它的数字排列是无章可循的、随机的,所以,你想从中找到什么规律是不可能的。

但是,在π中却显现出一种奇特的现象,比如说,它从第710154个数以下的数字是一连串排有7个3.

而且,这种一连串7个相同数字的排列在π中出现的可能性还相当高。

这是怎么回事?

这是一种随机成群效应。

如果尔不断地抛掷一枚硬币,并记下结果,你就会发现有时竟会出现一连串的同样结果。

如果你抬头仰望夜空,会看到恒星成群聚集成为星座。

如果你将豌豆撒在地上,会看见豌豆在地面上汇成小群。

另外,你也一定知道“祸不单行”的俗语。

这些都是随机成群效应的表现。

你也可以自己动手做一种“糖果花纹”,亲手制造出一种随机成群效应。

制造方法是,取相当数量的红色糖球,再取相当数量的绿色糖球,将两种同样数量的糖球放入玻璃瓶中。不断摇晃这个瓶子、直至两种颜色的糖球完全混合均匀为止。

现在注视瓶子的一边。你大概估计会看到两种颜色的糖球已均匀打散了,可是你真正看到的图案都是不规则的,大片红色糖图案中点缀着许多小群的绿色糖,且二者总面积相等。图案是如此出人意料,甚至数学家在乍看到时也会相信,大概有某种静电效应使得一种颜色的糖球粘住另一颜色糖球。实际上起作用的是偶然性。花纹是随机成群的正常结果。

下面是一个与随机成群效应有关的纸牌把戏。

拿出一副扑克牌,使它黑红相间。再把这副牌分成两叠,让每叠牌的最底下那张的颜色互不相同。然后将两叠牌洗到一起。

现在从这叠洗过一次的牌上部一对一对地拿牌,结果会怎样呢?

结果是:不管你原先是怎样洗牌的,你拿的每一对牌都是一红一黑!

为什么会这样呢?原因很简单。

首先,这副黑红相间的牌分成两叠后须两张底牌一黑一红。

然后,在洗这两叠牌时,第一张牌离开拇指落下贴在桌面后,左右手中两叠底牌就是一色的了,这两张牌都与已落下的那张牌颜色不同。往后无论这两张底牌落下哪张都与桌上那张构成颜色不同的一对。

现在手中的牌又与还未落下任何一张牌时的情况一样。剩下两叠牌的底牌颜色不同。不管哪张牌落下,手中剩下的两张底牌均与之不同色,故接着落下的第二对牌也必然是颜色不同的。依此类推可知余下的牌将反复出现上述现象。

这个不寻常的纸牌把戏是一个实例,说明一种潜在的数学结构会怎样进入随机集群之中,并产生看上去似乎神秘的结果。