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第35章 概率意味着什么?

很少有一个学科像概率论这样说明我们的直觉是多么不可靠。我们的经验甚至常识往往和概率论所揭示的答案相悖。

很多人相信某一独立事件的概率要受到过去的影响。比如在战争中,士兵们相信,躲在新弹坑里比较安全,因为炮弹两次打中同一地点不大可能。这也许有一点道理:大炮每次射击,都可能会因反作用力使炮位稍稍移动,弹着点也可能略有偏差。但是这也只是空谈,因为毕竟不止是一门炮在射击。

有一个故事,讲的是一个谨小慎微的人坐飞机,他很害怕会遇上一个带着炸弹的恐怖分子,于是他就自己带了一个炸弹(当然,炸药已经卸掉了)。他的理由是:一架飞机上有一个带炸弹的恐怖分子的概率很小,一架飞机上有两个带炸弹的恐怖分子的概率就更小了。他认为自己的行为减少了遇到危险事件的可能性,可事实上,他带或不带炸弹不会影响其他旅客带不带炸弹。

当发现我们以为“天经地义”的东西竟是错的,第一反应是不相信,第二反应是想弄明白到底怎么回事。自然,如果没有一点概率学知识,想弄明白也不容易。

一般人一听到概率就害怕,因为这个词太莫测高深,听来就很“数学”,而大多数人在数学方面又极不自信。其实,概率与机会是相同的概念,不能因为数学家给它起了个拗口的名字,就把这个有用的概念丢弃。

概率不过是0与1之间一个普通的分数结构,也是用来测量事物发生可能性的工具。概率值为0表示绝对不会发生,概率值为1表示定会发生,至于其他数值则表示介于两个极端之间的情形。

这里有个问题:究竟是概率(比如我们说的硬币哪一面朝上的可能都是50%)决定了个别事件(某一次掷硬币)的结果,还是个别事件结果的积累决定了概率?比如,你可能认为硬币任何一面朝上的概率都是50%,可是如果你连扔5次都是正面,那么下一次还是正面的概率就应该小于平均值,否则,整个的概率不是就偏向正面了吗?

反驳这个观点当然容易,比如一个美国人可能不相信全世界每五个人中就有一个中国人,只因为他认识的所有人中没有一个是中国人。原因是他的取样太少了,范围又太窄了。

一个理性的人对赌局的预期,就是概率,信不信由你。要把这个人的想法换成数字,只要看他在赌局下注的比例,再把这个比例换算成概率就行了。拿掷硬币来说,他可能会说正反面机会各半,这时你就知道那就是0.5的概率了,下一块钱就赢一块。再譬如掷两粒骰子,你想知道掷中7的机会有多少,受过教育的赌徒会告诉你是1∶5,那么你就可以算出掷出7的概率是1/6或0.1667。这个比例也许是经过计算,也许是长期经验累积而来,不过都不打紧。

有些守旧的统计学家或数学家会急切地告诉你,这根本是胡说八道。他们说,概率是一种测量硬币在多次的投掷后,正面出现次数所占的比率。如果发生比率刚好是一半,那么几率就是0.5。

只要掷的次数够多,硬币就有一半的机会出现正面,这究竟是因为出现正面的概率0.5所造成的,或者不过是概率的定义罢了。再说,又有谁会这么不厌其烦地掷这么多次硬币?如果今天就得下注,你还会在乎长期结果如何吗?从口袋里拿出一个硬币,或是足球裁判丢铜板决定哪一队先开球,这第一次掷的硬币又会如何?所谓长期或次数够多又有何用?长期或次数够多是古老而过时的概率定义,高学历的统计专家已逐渐摒弃这种定义,原因很多,其中至少包括一点:基本上,在第一次掷硬币之前,就可以有相当的把握说出概率多寡,根本不需要掷上亿上兆次,更何况法则是无法由实验结果来定义的。

但如果这个原则用得过于泛滥,就会出问题,因为这个推理只能用于每个可能出现的结果是完全对称的情况下。如果告诉你,一个硬币在平滑桌面上旋转之后,一面向上的次数多于另一面,也许很多人会大吃一惊。其实硬币的正反面重量分配确实不同,正面背面图案的差别,对钱币旋转会造成一定的影响。所以,严格来说,在桌面上旋转硬币猜正反面,并不是一个完全对等的游戏。

在某些无法确定是非的问题上,人们常犯的一个错误是滥用“中立原理”。例如有人问你:火星上存在生命的可能性有多大?你并不知道,但是你想:只有两种可能,有或没有,所以,有生命存在的概率是50%。如果你是这么想的,你就犯了滥用“中立原理”的错误了。

所谓“中立原理”,是由经济学家凯恩斯在他的《概率论》一书中总结的,大致内容是:如果我们没有理由说明某事的真假,我们就选对等的概率来表明它的真实程度。在漫长的历史中,这个原理曾被应用于科学、哲学、经济学和心理学等很多领域,因而声名狼藉。例如法国天文学家、数学家拉普拉斯有一次以这个原理为基础计算太阳明天升起的概率,答案是将近1/2000000!

为什么会有这么离谱的答案?拉普拉斯是如何论证的,我们并不了解,但是可以推想。就拿“火星生命”的问题来说吧:火星上存在生命吗?“中立原理”的回答是:有1/2可能性;那么,火星上存在最简单的细胞生命吗?同样,可能性是1/2;存在植物生命吗?还是1/2;存在低级动物生命吗?1/2;存在哺乳动物吗?1/2……好了,现在看看火星上不存在以上形式生命的概率:1/2乘1/2乘1/2乘1/2……结果是1/16,也就是说,至少存在一种生命的可能性达到了1/16,这和原来我们估计的1/2相矛盾了。

“中立原理”只能应用于客观情况是对称的这一前提。不能因为答案是二选一,就认定两种答案的可能性都是1/2。同样,如果你买彩票或竞选总统,可能的结果不是赢就是输,可惜这两个结果并非几率各半。

决策几乎都是处理单一事件,掷硬币就是单一事件,如果一枚硬币被掷足够多次,而出现正面的次数远远高于出现背面的次数,则说明这枚硬币是假的。在只能掷一次的情况下也很难看出这个硬币是不是一枚真硬币,也许会出现正面,也许会出现反面。或许是太过天真,但我们也只能假设硬币是公正的,的此来估计可能的几率。

因此,所谓的决策几率是指0到1之间,用来测量某件事发生可能性的数字,而这个数字可以利用各种方便的技巧来推测。即使必须去问专家或数学家也无妨,只要记得找个好的就是了。如果要用猜的也可以,但千万别高估自己的技巧,可惜这也是很多人常犯的错误。

当然,概率也不是完全随机的,在计算概率时,还是有规则可循,内容并不多,但很明确,主要是避免掉入自相矛盾或无稽之谈的泥沼。譬如要计算两个独立事件都发生的概率就是将个别概率相乘,如果一个5分钱的硬币,每两次有一次出现正面的机会(概率为0.5),那么两个硬币同时掷出正面的机会就是1/4,也就是概率值为0.25。同理,两个硬币至少有一个出现正面的概率为0.75。两个硬币同时出现反面的概率也是0.25。因此无论如何,只要给定概率值,就必须严格遵守结合两事件发生的概率原则,否则会出现不一致的现象,阻碍整个决策过程。

以下就是三项基本的概率原则:

1.两个完全独立事件,同时发生的概率是个别发生概率相乘的结果,两个事件以上的情形亦同。

2.两个事件互斥,至少一件事发生(或说两者不能同时发生)的概率是个别概率的总和。若不是彼此互斥,情况就稍微复杂一点。

3.如果某种情况注定要发生,这些个别独立事件的发生概率总和等于一。例如足球联赛中一定有一队会获得冠军,则所有球队获胜的概率加起来定会等于一,而且各队获胜就成为互斥事件。