拉普拉斯:被拿破崙免職的機率論大師

公元1812年,一位面容清癯的法國中年人把一疊厚厚的書稿交給出版社後,長長地舒了一口氣。這些書稿是關於概率方面的知識。很多人不會想到,他寫這些書稿的起因,竟來自賭博。

從有記載的人類歷史開始,賭博就已經是一種極為盛行的娛樂活動。人們用抽籤、抓鬮的方法解決彼此間的爭端,這可能是概率最早的應用。公元前3000年就出現了擲骰子游戲;從永動機演變而來的輪盤賭,經過上百年的不斷完善,運用也越來越廣泛。到公元16世紀時,隨著撲克牌的風靡,歐洲人開始陶醉於這種賭博遊戲。當然,由於各種原因,很少有人去思考其中的組合、統計、概率等問題。進入公元17世紀後,隨著世界保險業的發展,有人驚奇地發現:雖然賭博的輸贏是偶然的,但賭博的次數增多的時候就會出現一定的規律。由於這種規律非常複雜,計算起來難度很大,所以問題到此為止。法國人拉普拉斯對此產生了濃厚的興趣,把所有精力投入到各種紙牌、骰子、銅幣的實驗和計算中。起初,他在實驗中發現,把一枚硬幣拋向空中,掉到地上反面出現的幾率是50%,拋兩次反面出現的幾率居然是0%,拋10次反面出現的幾率變為30%;同理,拋骰子也會出現同樣的問題。

拉普拉斯:被拿破仑免职的概率论大师

油畫:紙牌作弊高手 作者:米開朗基羅·梅里西·德·卡拉瓦喬 (圖片來源:有畫網)

“為什麼人們會對這種方式入迷呢?” 拉普拉斯陷入對深思中。接著,他投身於撲克牌的研究:把一副牌的大小王去掉,剩餘52張每人發3張,其中出現對子3個,連順2個,同花色1個,其餘7個都是雜牌。按當時的賭規,同花色比連順大,連順比對子大,對子比雜牌大。“看來,出現的幾率越小,牌的價值越高;可到底高多少呢?”拉普拉斯雖然未能算出撲克牌的最終確定值,但他終於找到人們痴迷賭博的真正原因:一是賭具產生的結果是有限的,比如拋銅幣只有正反兩種結果;二是賭具每一次結果出現的可能性相同,機會均等才能讓人們心甘情願地投錢。拉普拉斯把這些原因命名為事前概率①,寫進書稿裡。

出版商眼光很精明,很快把拉普拉斯的書稿變成一本書,取名為《概率的分析理論》。此書第一次明確提出了概率的概念,系統地敘述了概率論的基本理論,並把概率論和現實生活結合起來。《概率的分析理論》甫一出版,科學界為之震驚。正如作者拉普拉斯在書序言中所指:“概率論最終將成為人類知識中最主要的組成部分,生活中那些最重要的問題絕大部分都屬於概率論。”

《概率的分析理論》的出版,標誌一門新興學科的正式形成,那便是概率論。雖然,荷蘭物理學家惠更斯、瑞士數學家伯努利、法國數學家棣莫弗、德國數學家高斯等都對概率論的發展作出了重要貢獻,但作為學科的形成,拉普拉斯當居首功。拉普拉斯是一名偉大的科學家,被後人稱為“法蘭西牛頓”、“天體力學之父”。他不僅在天文學、物理、化學等方面作出了傑出貢獻,在天體力學方面的研究,到今天仍具有重大的意義。儘管他有許多的科學發現,但為他贏得最大聲譽的,也是讓世界上的人們一直津津樂道的,就是概率論。

拉普拉斯:被拿破仑免职的概率论大师

法國1955年發行的紀念拉普拉斯的首日封(資料圖)

關於拉普拉斯醉心概率論,還有一個有趣的故事。話說不可一世的法蘭西君主拿破崙•波拿巴稱帝后,想到老師拉普拉斯多才多藝,便隆重聘請其為帝國的內務部長。這個職位類似現代企業管理中的行政經理,充當著“管家”的角色。按理,拉普拉斯應該每天為難以計數的瑣事忙得團團轉才對。但他一邊工作一邊仍舊思考概率的問題;有時甚至在會議時想到概率的知識點也會寫寫劃劃。雖然,拉普拉斯也曾將概率方法應用到不同的科學與實踐問題上,如人口統計、觀測誤差、歸納問題、天文學、數據的可靠性評價及社會生活的各種場合中,但結果並不理想。拿破崙是何等精明之人雖然對此瞭然於胸,但也並未當面點破,因為他很瞭解自己這位全心撲在科學上的老師:拉普拉斯曾對前任當權者持迎合態度,還被人稱為“牆頭草”;其實,老師並非趨炎附勢之輩,只是想全心研究數學問而已。 於是,拿破崙對內臣說了一句意味深長的話:“我的老師把無窮小的精神帶到工作中,這不是我們帝國最需要的。”然後,讓部下通知當了45天內務部的拉普拉斯老師“光榮退休”。無官一身輕的拉普拉斯對此也不介意,便一門心思撲在概率論的研究工作中,並完成《概率的分析理論》一書。公元1815年6月,拿破崙在流放地聖赫勒拿謀劃復辟,閒暇之餘,或許還在為當年的行為哂笑:自己一不小心免掉的內務部長,居然為世界新增了一門學科!

拉普拉斯:被拿破崙免職的概率論大師

拿破崙對科學的熱愛和支持絕不是沽名釣譽,請看《拿破崙當過數學院院士?》

備註:① 概率依其計算方法不同,可分為事前概率(古典概率)、試驗概率和主觀概率。事前概率是指當隨機事件中各種可能發生的結果及其出現的次數都可以由演繹或外推法得知,而無需經過任何統計試驗即可計算各種可能發生結果的概率。

人物小檔案:

拉普拉斯:被拿破仑免职的概率论大师
  • 皮埃爾-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749-1827)是法國分析學家、概率論學家和物理學家,法國科學院院士。1817年任法蘭西學院院長。1812年發表了重要的《概 率分析理論》一書,在該書中總結了當時整個概率論的研究,論述了概率在選舉審判調查、氣象等方面的應用,導入”拉普拉斯變換“等。
  • 名言:我們知道的東西並不多,而我們不知道的東西是無限的。

拉普拉斯:被拿破崙免職的概率論大師


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