在《人性中的善良天使》這本書裡讀到一個有趣的機率悖論,很有點反直覺。
這個悖論可以從以下這個問題開始思考:
假設你生活在一個一年到頭都可能被雷劈的地方。雷擊是完全隨機的——
你的房子每天被雷擊的機會都一樣,擊中率是每個月一次。
現在,你的房子在今天,星期一,被雷擊中了,那麼,下一個最有可能被雷擊中的日子是哪一天?或者換個說法:哪一天是最有可能第二次被雷劈的日子?
如果你的答案是——接下來的任何一天(因為雷擊的機率完全是隨機的),那麼恭喜你,你答錯了。
正確答案是「明天」,星期二。
為什麼呢?
我們來做個推演。
首先,星期二被雷擊的機率我們粗略估計是0.03(每月一次嘛)。
接下來,看看星期三被雷擊中的機率。要讓星期三是「下一個被雷擊中的日子」這件事發生,要滿足兩個條件:
一是雷電必須在星期三擊中你的房子,這個機率為0.03。二是雷電沒有在星期二擊中你的房子,否則星期二就是發生第二次雷擊的日子,而不是星期三了。所以必須用雷電不會在星期二擊中房子的機率(即1-0.03=0.97)乘以雷電在星期三擊中房子的機率(0.03),得出的結果是0.0291,比星期二遭受雷擊的機率略低。
星期四呢?如果星期四是第二個遭受雷擊的日子,那麼機率是:星期二不會遭到雷擊(0.97)、星期三不會遭到雷擊(也是0.97),但是一定要在星期四遭到雷擊,所以機會是0.97×0.97×0.03=0.0282。
星期五呢?星期五成為第二個被雷電擊中的日子的機率是0.97×0.97×0.97×0.03=0.0274。
隨著時間向後推移,機率呈現下降趨勢(0.03、0.0291、0.0282、0.0274),越向後推移,機率就越低。確切地說,機率以指數級下降。而從今天起30天後才第二次被雷劈的機率只略高於0.01。
這個機率模型叫「卜瓦松過程」。卜瓦松過程反映出的一個重要事實是:
儘管兩個事件(兩次雷劈)的發生是完全隨機的和相互獨立的,但是兩個事件之間的間隔(在雷劈這個例子裡是時間間隔)卻不是均勻分布的:
存在很多的小時間間隔,也就是連續兩天被雷劈的情況會很多見,因為發生這種情況的機率高;而間隔時間長的情況很少,因為間隔30天再被劈的機率小。
也就是說:即使是完全隨機發生的事件,看起來也是呈現集簇的形態的。
說得再直白一點就是:
隨機並不等於平均。實際上恰好相反,隨機事件重複多次後反而一定會呈現出非平均的分布。
隨機不平均,這是一個很反直覺的事實。絕大部分人都認識不到這一點。
第二次世界大戰中倫敦大轟炸期間,倫敦人注意到,市內有幾個地區遭到德國V-2火箭的多次襲擊,而其他地區完全沒有。他們相信這些火箭是有目標的,針對某些特定的社區。在倫敦市民的觀念裡,火箭落點如果是隨機的,那就應該均勻分布在整個倫敦範圍內。
但當統計學家將倫敦的地圖劃分成小方塊,然後計算遭到轟炸的次數時,他們發現轟炸符合卜瓦松過程的分布——也就是說,炸彈的落點其實是隨機的。
倫敦市民想多了,那時候的希特勒,還根本沒有精確制導的技術,要不然還真不一定會有後來的元首之怒了。
參考文獻:
斯蒂芬·平克. (2015). 人性中的善良天使. 中信出版社.
說明
- 這個「心理學新知小課」系列的文章是當年配合《魏知超:心理學新知課》相關內容而寫的科普/雜談小短文,在已關閉的平台「飯團」上發表,原文連結已不存在。
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