「神童」帕斯卡與概率論

2020-12-13 布洛芬童話

油畫《Blaise Pascal》。來源:Wiki

骰(編者註:讀作tóu,二聲)子,算是一種最古老的賭具,據說人類在五千年前就開始使用它。骰子最早由埃及人發明,但在四大文明古國的歷史中大概都有獨自發明類似物件的記載。不過,人類將這骰子甩來拋去擲了幾千年,卻沒有明白其中深藏的數學奧秘,直到距今四百多年前……

十七世紀的法國數學界

十七世紀,從義大利開始的文藝復興運動已經席捲整個歐洲,也波及到了法國,帶來了科學與藝術的蓬勃發展和革命。法國乃數學之邦,該領域人才濟濟,群星璀璨。

如今我們熟悉的笛卡爾,就是那位以「我思故我在」而聞名的先賢,人稱現代哲學之父及解析幾何的奠基人,便於1596年出生在法國北部。

圖1:梅森學院的部分數學家

勒內·笛卡爾(René Descartes,1596-1650)的家鄉是一個美麗的花園小城。他的父親是當地的一個議員,母親在他1歲多時因肺結核去世,並將這個當時被列為不治之症的疾病傳染給了他,因此,這個貴族家庭對體弱多病的笛卡爾寵愛有加。

而布萊茲帕斯卡(Blaise Pascal,1623-1662)誕生在法國中部一個叫克萊蒙費朗的小城市中的一個小貴族家庭。帕斯卡比笛卡爾小了27歲,但兩位數學家的童年卻有不少共同之處:母親早逝、父親富有、身體羸弱、智力過人。

不僅僅是童年生活,兩位學者的學術生涯也有不少共同點:都是興趣廣泛、博學多思。他們除了在許多科學領域作出傑出貢獻之外,在人文和哲學方面也都取得了非凡的成就。並且,在成名之後,笛卡爾和帕斯卡兩人都不約而同地選擇了半隱居式的生活。

帕斯卡於39歲時在巴黎英年早逝,笛卡爾活得也不長,這位「現代哲學之父」之死也頗具傳奇性。笛卡爾原本是企圖追求「安寧和平靜」的隱居生活,平生習慣「睡懶覺」,躲在暖和的被窩裡思考數學和哲學問題。據說他的解析幾何坐標概念之靈感就是在作了「三個奇怪的夢」之後得來的。

然而,晚年的笛卡爾卻被瑞典的克裡斯汀女王看中,要笛卡爾給她講哲學晨課。女王喜歡早起,可憐的半老不老的笛卡爾只好違背他多年的作息習慣,每天早上五點爬起來給女王上課,最後終是適應不了北歐嚴酷多雪的冬天,於 1650年罹患肺炎,一命嗚呼了!

談及十七世紀的法國數學,不可不提當年那位舉足輕重的人物:馬蘭·梅森(Marin Mersenne,1588-1648)【1】。梅森也是一位數學家,但他的貢獻主要不是在學術方面,這方面能列得出來的只有一個「梅森素數」,而他的主演貢獻還在於「組團」,也就是人們熟知的「梅森學院」。

梅森出身於法國的農民家庭,不是貴族的他卻成了許多愛好科學的貴族間的聯繫紐帶。梅森少時畢業於耶穌會學校,是笛卡爾的同校學長,於1611年進入修道院,成為天主教的一名教士。1626年,他把自己在巴黎的修道室,辦成了科學家們的聚會場所和交流信息中心,稱為「梅森學院」。這個聯繫和組織人才的「科學沙龍」,實際上是後來開明君王路易十四所創建並給予豐富贊助的「巴黎皇家科學院」的前身。因此,梅森為法國科學(特別是數學)的發展作出了巨大的貢獻。

圖2:1666年,柯爾貝爾向路易十四引薦皇家科學院成員【2】。

梅森見多識廣、才華不凡,又性格隨和、平易近人,在其身邊聚集了一批優秀的學者定期到修道室聚會。此外,當時的梅森科學沙龍,還經常以通信的方式互相聯繫,或單獨與梅森聯繫,報告、交流新的研究成果和思想,因此人們稱它為「移動的科學刊物」。梅森去世後的遺產中留下了與78位學者的珍貴信函,其中包括笛卡爾、伽利略、費馬、託裡拆利、惠更斯等歐洲各國多個領域的科學家。例如,笛卡爾有20多年隱居荷蘭,在那兒完成了他的哲學、數學、物理學、生理學等領域的許多主要著作,在此期間只有梅森定期與他保持通信聯繫。

生活在法國南部的著名律師和業餘數學家皮埃爾·費馬(Pierre de Fermat,1601-1665)也是通過書信的方式與梅森及其他數學同行保持聯繫,他的不少數學成果都是在這些書信中誕生的。

還有荷蘭人克裡斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695),他也是著名的物理學家、天文學家和數學家。他曾經師從笛卡爾,後來又通過書信交流成為梅森學院重要成員。梅森去世後,巴黎皇家科學院成立,惠更斯首任院長,滯留巴黎近二十年。

神童帕斯卡

才華橫溢的帕斯卡參加到梅森學院聚會時年僅十四歲,而當時的笛卡爾卻已經過了不惑之年。然而,身世相仿的兩人關係卻並不融洽,反倒似有些嫉妒的陰影摻雜其中。

帕斯卡在他11歲那年創作了一篇有關身體振動發出聲音的文章,使得懂數學的父親提高了警惕,禁止兒子15歲前繼續深研數學知識,以免他荒廢拉丁文和希臘文的學習。但有一天,12歲的帕斯卡用一塊木炭在地板上畫圖,發現了歐幾裡德幾何的第32命題——三角形的內角和等於兩直角。從那時起,父親改變了對兒子的想法,讓小帕斯卡繼續獨自琢磨幾何問題,並隨後帶他旁聽梅森修道院每周一次的聚會【3】。

圖3:帕斯卡研究幾何和物理

帕斯卡16歲時寫了一篇被稱作神秘六邊形的短篇論文「圓錐曲線專論」。文章中證明了一個圓錐曲線內接六邊形的三對對邊延長線的交點共線,這個結論現在被稱為「帕斯卡定理」 (見圖3a)。文章寄給梅森神父後得到眾學者的極大讚賞,只有笛卡爾除外。

彼時的笛卡爾不常親臨巴黎的聚會,但看了帕斯卡的手稿後,一開始拒絕相信這個手稿出自一個16歲少年之手,認為是他的父親所寫。後來,儘管梅森再三保證這是小帕斯卡的文章,笛卡爾仍然不屑一顧地聳聳肩膀,表明沒什麼大不了的。但實際上,帕斯卡定理對射影幾何早期的發展起到了很大的推動作用,向人們展示了射影幾何深刻、優美、直觀的一面。

帕斯卡也喜歡研究物理問題,針對真空及大氣壓的性質進行實驗。十七世紀40年代,伽裡略的弟子託裡拆利(Evangelista Torricelli,1608-1647)發明了用水銀柱測量氣壓的方法,確定大氣壓強使得水銀柱上升約76釐米。實驗結果激發了當時的物理學家們思考和討論大氣壓力及空氣重量的問題。

年輕的帕斯卡首先重複了託裡拆利的試驗,繼而進一步猜測:如果將氣壓計放在一個高高的塔頂上,水銀柱上升的高度會因空氣更為稀薄而比76釐米要低,而空氣再稀薄下去便是「真空」。帕斯卡計劃用實驗來證實他的這些想法。1647年,正好笛卡爾難得地來到巴黎並拜訪了這位小天才,據說這是兩人唯一的一次會晤。笛卡爾同意帕斯卡的部分觀點,但卻對真空是否存在問題的實驗和研究不以為然,笛卡爾認為真空不存在,也不能用實驗來驗證,之後還對其他人嘲笑帕斯卡,說他 「頭腦中的真空太多了!(has too much vacuum in his head.)」【4】。不過,在那次會面中,年輕的帕斯卡也不服輸,更不畏懼笛卡爾的權威,批駁了笛卡爾的某些哲學觀念,帕斯卡認為:「心有其原因,原因不知道(We know the truth not only by the reason, but by the heart.)」【5】。

就在二人會晤的第二年,1648年9月19日,帕斯卡的姐夫在多姆山上按照帕斯卡的設計進行了氣壓計實驗。實驗證明在山腳和山頂水銀柱的高度相差一個不小的數目:3.15英寸!帕斯卡自己則在巴黎的一個52米高的塔頂上重複了類似的實驗(見圖3b)。實驗成功地證實了帕斯卡關於水銀柱高度隨著海拔高度的增加而減少的猜測,震動了科學界。後人為紀念帕斯卡的貢獻,將氣壓的單位用「帕」(帕斯卡的名字)來命名。

圖4:帕斯卡原理和帕斯卡計算器

之後幾年,帕斯卡做了一系列物理實驗,研究液體壓強的規律,不斷取得新發現,並有多項重大發明。帕斯卡總結了這些實驗,於1654年發表論文《論液體的平衡》,並提出了著名的帕斯卡定律:密閉液體任一部分的壓強,將大小不變地向液體的各個方向傳遞。如圖4a所示,左邊是面積A1較小的活塞,右邊液面的面積是左邊的10倍(A2 =10 A1 ),如果在左邊的活塞上施加一個不太大的力F1,因為壓強P可以大小不變地通過液體從左邊傳遞到右邊(P1 = P2),就將在右邊液面得到一個比F1大10倍的升力( F2 = P2A2= 10 F1 )。這個如今看來十分簡單的原理成為液壓起重機以及所有液壓機械的工作基礎。

說到重大發明,不可忽略帕斯卡設計的計算器,那是帕斯卡在未滿19歲時為了減輕他父親重複計算稅務收支而創造的一項發明。雖然巨大笨重、難以使用,且只能作加減法,但卻可以列為最早確立計算機器概念的機械計算器之一,也算得上如今人們手中的計算機之老祖宗了(圖4b)。

不僅如此,帕斯卡對數學還有一個大的貢獻:與費馬一起開拓了概率論這一數學分支。

概率論的誕生

十七世紀歐洲的貴族盛行賭博之風,法國有一位叫德·梅雷的貴族,在擲骰子的遊戲之餘,也思考一點相關的數學問題,苦思不得其解時,便向帕斯卡請教。

1654年,他向帕斯卡請教了一個親身經歷的「分賭注問題」。故事大概如此:梅雷和賭友各自出32枚金幣,共64枚金幣作為賭注,雙方以擲骰子為賭博方式: 如果結果出現「6」, 則梅雷贏1分;如果結果出現「4」,則對方贏1分。雙方誰先得到10分,誰就贏得全部賭注。賭博如此進行了一段時間,梅雷已得8分,對方也得了7分。但這時,梅雷接到緊急命令,要立即陪國王接見外賓,只好中斷賭博。那麼問題就來了:這64枚金幣的賭注應該如何分配才合理呢?

這個問題實際上在十五、十六世紀時就已經被提出,稱之為「點數分配問題」。意思是說,當一場賭博半途中斷的情況下,應該如何分配賭注?人們提出各種方案,但未曾得到公認的合理答案。

就上面梅雷和賭友的例子。將賭注原數退回顯然不合理,沒有考慮賭博中斷時的輸贏情況,相當於白賭了一場;將全部賭注歸於當時的贏家也不公平,比如當時:梅雷比對方多得一分,但他還差2分才贏,而對方差3分,如果繼續賭下去的話,對方也有贏的可能性。

帕斯卡對這個問題十分感興趣。直觀而言,上述兩種方案顯然都不合理,賭博中斷時的梅雷應該多得一些,但究竟應該如何分配呢?也有人建議以當時兩人比分的比例來計算:梅雷8分,對方7分,那麼梅雷得全部賭注的8/15,對方得7/15。這種分法也有問題,比如說,如果甲乙雙方只賭了一局就中斷了,甲贏得1分,乙得0分。按此分法,甲將拿走全部賭注,顯然也是不合理的。

帕斯卡直覺地意識到,中斷賭博時賭注的分配比例應與當時的輸贏狀態與雙方約定的最終判據之距離有關。比如說,梅雷已經得了8分,距離10分的判據差2分,賭友7分,還差3分到10分。因此,帕斯卡認為需要研究從中斷賭博那個「點」開始,如果繼續賭博的各種可能性。為了儘快地解決這個問題,帕斯卡以通信的方式與住在法國南部的費馬(Pierre de Fermat)討論【6】。費馬不愧是研究純數學的數論專家,很快列出了「梅雷問題」中賭博繼續下去的各種結果。

圖5:費馬和帕斯卡對點數分配問題的思路

梅雷原來的問題是擲骰子賭「6點」或「4點」的問題,但可以簡化成拋硬幣的問題:甲乙兩人拋硬幣,甲賭「正」,乙賭「反」,贏家得1分,各下賭注$10,先到達10分者獲取所有賭注。如果賭博在「甲8分、乙7分」時中斷,問應該如何分配這$20賭注?圖5a顯示了費馬的分析過程:從賭博的中斷點出發,還至多需要拋4次硬幣來決定甲乙最後的輸贏。

這4次隨機拋丟或產生16種等概率的可能結果,如圖5a中最右側所列。因為「甲贏」需要結果中出現2次「正」,「乙贏」需要結果中出現3次「反」,所以,在16種結果中,有11種是「甲贏」,5種是「乙贏」。換言之,如果賭博沒有中斷,而是從中斷點的狀態繼續到底的話,可以如此算出甲贏的概率是11/16,乙贏的概率是5/16。賭博的中斷使得雙方按照這種比例失去了最後贏得全部賭注的機會,但按此比例來分配賭注應該是合理的方法。所以,根據費馬的分析思路,甲方應該得$20×11/16=$13.75,乙方則得剩餘的,或$20×5/16=$6.25。

帕斯卡十分讚賞費馬思路之清晰,費馬所得的結果也驗證了帕斯卡自己得到的結論,雖然他用的是完全不一樣的方法。帕斯卡在解決這個問題的過程中提出了離散隨機變量「期望值」的概念。期望值是用概率加權後得到的「期望」的平均值。如圖5b所示,帕斯卡計算出從甲方的觀點,「期望」能得到的賭注分配為$13.75,與費馬計算的結果一致。

期望是概率論中的重要概念,期望值則是概率分布的重要特徵之一。它常被用在與賭博相關的計算中【7】。例如,賭場輪盤上有38個數字,每一個數字被選中的概率都是1/38。賭注(比如$1)押在其中一個數字上,如果押中,顧客得到35倍的獎金($35),否則賭注被賭場所得。藉此,我們可以計算顧客「贏」的期望值。

圖6:輪盤對賭徒而言的期望值

圖6顯示了計算結果是一個負數:約等於-0.0526美元。也就是說,平均起來顧客每賭1美元就會輸掉5美分,所以,賭場永遠不會虧!

從研究擲骰子開始,帕斯卡不僅僅引入了期望的概念,還發現了帕斯卡三角形(即楊輝三角),雖然楊輝早於帕斯卡好幾百年,但是帕斯卡將此三角形與概率、期望、二項式定理、組合公式等等聯繫在一起,與費馬一起為現代概率理論奠定了基礎,對數學作出了不凡的貢獻。1657年,荷蘭科學家惠更斯在帕斯卡和費馬工作的基礎上,寫成了《論賭博中的計算》一書,被認為是關於概率論的最早的系統論著,但人們仍然將概率論的誕生日定為帕斯卡和費馬開始通信的那一天——1654年7月29日。

圖7:帕斯卡三角

法國歷史上的大數學家們

卡爾,費馬,帕斯卡,勒讓德,拉格朗日,拉普拉斯,蒙日,傅立葉,柯西,伽羅瓦,埃爾米特,龐加萊......這些令無數大學生「聞風喪膽」的數學家,基本上都誕生於十七至十八世紀的法國。

彼時的法蘭西數學界,群星璀璨,英傑輩出,數學水平遠超其他國家。拋開虛無縹緲的基因論不談,其實這一現象的產生實屬歷史的必然。

在這段歷史中,有一個學者、兩大君主、一個機構,起到了至關重大的作用:一個學者是馬蘭·梅森;兩大君主是路易十四和拿破崙;一個機構是法國科學院。

最初,一切的因緣,起始於十七世紀中葉修道院裡如今不算知名的數學家馬蘭·梅森的寓所。

馬蘭·梅森,法國數學家,少時畢業於耶穌會學校,是笛卡爾的同校學長。梅森才華橫溢,性格上也平易近人,他不是最傑出的學者,卻與整個歐洲的科學家都建立起聯繫,在梅森身邊也聚攏起一批學者,定期在他的寓所討論科學問題。這個圍繞著梅森聚攏而來的科學家沙龍聚會,後來被稱作梅森學院,是當時整個歐洲的學術交流中心。來自荷蘭外交世家的、後來的光學大宗師惠更斯,即是在青年時代,由自己的外交官父親介紹,先師從笛卡爾,又通過書信交流成為梅森的弟子。

名噪一時的神童帕斯卡年僅十四歲,已經顯出了非凡的數學天分。梅森把他接納進梅森學院,鼓勵帕斯卡在託裡拆利的基礎上更進一步,後來帕斯卡提出了帕斯卡定律。梅森的另一位朋友費馬,與帕斯卡同時開拓了概率論這一數學分支,被後世譽為最傑出的業餘數學家,即使是不懂數學的人,也多少聽過費馬定理。梅森去世在1648年,他的遺產中留下與歐洲多達78位學者的珍貴信函,對各個科學領域均有涉獵,其中包括費馬、伽利略、託裡拆利、笛卡爾、惠更斯。而他留下的最珍貴的遺產——梅森學院,後來成為了巴黎皇家科學院的前身。最終,1666年,巴黎皇家科學院建立。

當時,法國處於年輕的路易十四治下。這位後來以「太陽王」名垂於世的君主剛剛迎來了自己的親政,決定建設一所官方科學院來推動法國科學的發展。這座學院後來被正式定名巴黎皇家科學院(Académie royale des sciences de Paris),路易十四提供了豐富的贊助,來免除科學家的後顧之憂。他的得力幹將柯爾貝爾,這位平日精打細算的財務大臣,此刻開始以簡單粗暴大筆撒錢的手段迅速聚攏起一批傑出的學者。他以梅森學院的法國科學家為班底,又挖來外國的優秀人才。首先蒞臨的外籍院士是荷蘭人惠更斯,這位當年梅森一手提攜的年輕人已經成為一流的學者,柯爾貝爾以三倍於其他法國院士的薪水,聘請惠更斯成為巴黎皇家科學院首任院長,將這位荷蘭科學家留在巴黎近二十年。

另一位外籍科學家喬瓦尼·多美尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)來自義大利博洛尼亞大學,是傑出的天文學家,執掌博洛尼亞大學天文學系多年,以對木星和火星觀測聞名,如今成為巴黎天文臺的執掌人。巴黎科學院在強大的財政支持及惠更斯-卡西尼雙核心的支撐下,藉助行政力量,強勢崛起,成為歐洲大陸的學術中心。巴黎迅速建立起一套挖掘人才、教育人才的長效機制,整個歐洲大陸的知名學者雲集於此,久居他鄉的異國學者,也可以以通訊院士的身份與巴黎取得聯繫。

1672年,巴黎科學院的執掌者惠更斯迎來了雄心勃勃的年輕政治家,萊布尼茨。

萊布尼茨是德意志人,此次來巴黎,本是承擔外交任務,卻結識了惠更斯,走上科學坦途。

萊布尼茨開始在惠更斯的指導下,開始系統地學習數學,大師指導之下,數學功力更見提高。此後他遍訪名師,兩度訪問倫敦,與當時一流的科學家交流學習。

僅僅經過數年,萊布尼茨便獨立於牛頓在1675年再次發明了微積分,而且記號體系更為明晰,沿用到今日。自此萊布尼茨開始了與海峽對岸漫長的關於微積分發明權的爭吵。爭吵日益激烈,海峽兩岸劍拔弩張,最終英法兩岸的數學家分道揚鑣。也由於英國學者沉醉民族榮光,堅持使用牛頓不夠先進的點記法,導致英國的數學幾乎在此後的一個多世紀都落後於法國。

在巴黎科學院的努力下,不計出身、只唯學術,幾乎名噪一時的大師均被網羅帳下。

百科全書派首腦達朗貝爾,只是出身低微的私生子,由於在學界頗有小成,二十四歲即被提拔為數學部副院士,並逐漸在巴黎科學院取得一席之地。

1768年,達朗貝爾接待了同樣出身貧賤的拉普拉斯,這個年僅19歲的農家子弟在第一次見面中便表現出了不凡的數學天賦。他不僅直接指導拉普拉斯的數學研究,還試著幫愛徒安排工作,出任巴黎軍事學院數學教授。僅僅五年之後,拉普拉斯也同樣加入科學院,加入到一流數學家的行列中去。

腓特烈大帝去世後,巴黎科學院又從東面的競爭對手柏林科學院挖來年近半百的拉格朗日,在化學家、氧氣命名人拉瓦錫的寓所沙龍裡,拉格朗日和拉普拉斯均是座上嘉賓。集結了達朗貝爾、拉普拉斯、拉格朗日三大數學巨頭,進一步鞏固了巴黎科學院的學術地位。而後面兩位也為整個法國學界在大革命後依然留存了寶貴的火種。

1789年,法國大革命正式爆發。

革命狂潮迅速湧動,恐怖統治的陰影籠罩了學界,巴黎皇家科學院被看作是舊有王室的勢力殘餘,在1793年橫遭解散,倒在了建院的第127個年頭。

很多擔任公職的科學家都命喪囹圄,其中的拉瓦錫和學院秘書孔多塞,分別死在革命黨人的斷頭臺上和監獄裡。法蘭西原本已經奪取了整個文明世界的學術中心地位,卻在革命之中自廢武功,搖搖欲墜。

直至1799年,拉普拉斯當年在陸軍學院的學生、軍事天才拿破崙終於羽翼豐滿,成為法蘭西的新主,法國的局勢終於得以平定。隨後科學院復建改組為法蘭西科學院,直至今日再沒斷絕。

法國科學院的重建重新聚攏起碩果僅存的人才,拉普拉斯和拉格朗日本非貴族出身,在大革命期間賣力地幫助革命軍製造槍炮彈藥,得以平穩躲過斷頭的風險。政權更迭之下,拉普拉斯靠著圓滑的政治手腕屹立不倒,屢獲榮升。1796年科學院復建,他就任副院長,又在次年升為院長。

在此後歷史學家的記錄裡,拉普拉斯被看做是見風使舵的政治投機客。可也正是這位圓滑的政客利用自己的高位,一手改進了法國的高等教育。他組織改建了高等師範學校和巴黎綜合工科學校,並與拉格朗日共同投入到教學工作中,還聘請了一批一流教授。

拉瓦錫的舊友,射影幾何的發現者蒙日(Gaspard Monge)革命期間曾避禍逃出巴黎,如今被邀請歸來,在兩所高校講授射影幾何。拉格朗日還親自聆聽他的課堂首秀。高等師範學校的首批學員之一,日後在熱傳導領域頗有小成的地方教師傅立葉剛剛畢業便前往綜合工科學校擔任助教。日後蒙日與傅立葉隨拿破崙遠徵埃及,一直作為隨軍學者服務軍旅。

這一批聚集而來的名師,培養出了十九世紀上半葉照亮了法蘭西的群星:這批學子中走出了安培(Ampère),他的名字被用作計量電流的單位;有卡諾(Carnot),他日後成為了熱力學創始人之一;有菲涅耳(Fresnel),他在光學研究中帶領波動說重整旗鼓與牛頓粒子說展開對抗;還有泊松(Poisson),他在數學及物理領域都留下自己冠名的定理。

歷經馬蘭梅森的沙龍聚會、太陽王的皇家科學院、再到法國高等教育改革這一段十八世紀末十九世紀初的一個半世紀裡,是法國學術尤其是數學學科最具統治力的時代。

它起源於一個熱愛交遊的數學家的無心插柳,在隨後太陽王以政府財政的雄厚支援達到頂峰,又在革命後及時重建,在革命的灰燼裡涅槃重生,建立起現代的教育機制。

第一個階段,靠的是學者對學科的自發熱愛;第二個階段,靠的是開明君主的大力支持;第三個階段,靠先進的學術培養制度。熱愛科學、官方支持、制度優渥——任何學術體具備了這個三位一體,都無法不培養出一代群英。

巴黎懂得如何尊重和吸納人才:皇家學院建院伊始的兩位核心惠更斯和卡西尼,都不是法國人,可政府卻信任地將學院委託給兩位;萊布尼茨長居德意志,依然是學院的通訊院士;出身低微的達朗貝爾和拉普拉斯,靠著學術成就依然可以躋身一群貴族之間;拉格朗日本是義大利人,半百之年依然受到邀請,在革命後的重建中起到了重大的作用。

不過,靠著先進的制度、完善的機構、優秀的教師,固然可以把一代優秀的學子培養成一代傑出學者,卻不能孕育與生俱來的天才。十七世紀的牛頓,十八世紀的歐拉,兩位最傑出的的數學大師均沒有出現在巴黎科學院裡。

而到了十九世紀初,牛頓和歐拉均已作古,法國在革命的廢墟上培養提拔了一代精英,按照拉普拉斯和拉格朗日的藍圖,法國在此後一個世紀的學術領先地位幾乎是不可撼動。

當然,在有些人眼中,在數學界,只有最頂尖的天才才配得上大師的稱謂,法國數學界人才濟濟卻沒有牛頓,也沒有歐拉,沒有高斯,也沒有黎曼;恰似群星璀璨的天空,缺少一輪明月。然而天才的產生完全不可控制,人才的培養卻有規律可循;從可操作的層面上來說,法國數學史上這一段華彩的樂章,對當今的中國,是不是最有可參考性呢?

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    在概率論裡,「買彩票路上的車禍」和普通的車禍是完全不同意義的事件,是有條件的概率,這個概率是建立在「買彩票」和「出車禍」兩個概率上的概率。解法不知是否可通過兩個事件的概率的乘積求得。不管怎麼說,這都應該是一個極小的概率,它的概率比中大獎的居然大,可見中大獎的難得和稀奇。    但買彩票的人卻比參與賭場賭博的人多得多,不能不說公眾缺乏對數字的理解。
  • 費馬的副業:說說賭博和概率論
    被譽為「業餘數學家之王」的費馬(Feimat,1601-1665)是法國的律師兼議會議員,直到他近30歲時才開始業餘研究數學,卻成為17世紀最傑出的數學家之一.他的成就主要是對解析幾何、微積分、數論和概率論等方面的傑出貢獻.他在概率論方面的成就還歸功於賭博問題呢。
  • 大家說概率論起源於賭博?這件事到底是真的嗎?
    概率論是研究隨機變量規律的數學分支。概率論是一門研究事情發生可能性的學問,但最初概率論的起源與賭博問題有關,直接導致概率論產生的是賭博。由於他們倆不能達成一致的協議,於是,他們請教當時的數學家帕斯卡和費爾馬。這件事引起了帕斯卡和費爾馬等數學家的興趣,於是開始研究這12枚金幣如何分配。
  • 他是一根有思想的蘆葦,超級神童帕斯卡
    我們中學幾何裡所學的楊輝三角,國際上稱為「帕斯卡三角」,闡明了代數中二項式展開的係數規律,是他十三歲時發現的一條數學定理。但帕斯卡的發現比楊輝要遲393年,比賈憲遲600年。帕斯卡英年早逝後,但留給了人們極為寶貴的精神財富。在他撰寫的哲學名著《思想錄》 裡,帕斯卡留給世人一句名言:「人只不過是一根蘆葦, 是自然界最脆弱的東西,但他是一根有思想的蘆葦。」
  • 數學家帕斯卡:人是一棵有思想的蘆葦
    他父親是一位受人尊敬的數學家,在其精心教育下,帕斯卡很小時就精通歐幾裡得幾何,他自己獨立地發現出歐幾裡得的前32條定理,而且順序也完全正確;12歲獨自發現了 「三角形的內角和等於180度」後,開始師從父親學習數學;16歲就參加巴黎數學家和物理學家小組(法國科學院的前身);17歲時寫成數學水平很高的《圓錐截線論》一文,這是他研究德扎爾格關於綜合射影幾何的經典工作的結果。
  • 帕斯卡:人是一根會思考的蘆葦
    帕斯卡還是近代數學的創始人,他創造的「極限」與「無窮小」的概念,為微積分開闢了道路。那你說,這個人是不是那種高智商理工男,天天搞研究,不懂得情趣?不是的,他身負經天緯地之才,遊玩於山水田園之間,偶爾還賭一把——和自己的朋友費馬。這一賭不要緊,發現了概率論。那概率論是啥?概率論是個入門容易、深鑽難的科目,起源於賭博,應用於統計,而統計學是科學的基礎。
  • |關於帕斯卡
    ---關於帕斯卡 華宇 (p3-9)每個學過物理的人,都知道「帕斯卡原理」;喜愛數學的人,都玩過有趣的「帕斯卡三角形」;研究文學史和哲學史的學者,將帕斯卡和盧梭並列為浪漫主義的先驅:而關心生命哲學和宗教神學的人士,則把帕斯卡的
  • 北大概率論博士談概率論的訓練
    這麼說,測度論是概率論的現代語言,或者說它是概率論的數學形式,但它並不是概率論的精神。個人建議,本科的時候,還是多培養概率的直觀,至於概率的數學部分,以具體的計算訓練為宜。另外,有兩門課我要單獨拿出來提,一門課是常微分方程,另一門課是物理。對於概率論的學習,這兩門往往不受重視,或者訓練不夠。
  • 概率論入門:從古典到現代
    研究隨機過程的統計特性,計算與過程有關的某些事件的概率,特別是研究與過程樣本軌道(即過程的一次實現)有關的問題,是現代概率論的主要課題。總之,概率論與實際有著密切的聯繫,它在自然科學、技術科學、社會科學、軍事和工農業生產中都有廣泛的應用。概率論還是數理統計學的理論基礎。發展簡史概率論有悠久的歷史,它的起源與博弈問題有關。
  • 概率論 漫談
    概率論要解決的問題概率論是很古老的數學分支了——探討的是不確定的問題,就是說,一件事情可能發生,也可能不發生。然後,我們要預計一下,它有多大機會會發生,這是概率論要解決的問題。這裡面要特別強調概率和統計的區別,事實上這個區別在很多文章裡面被混淆了。
  • 隱藏在「帕斯卡三角形」中的10大秘密——這就是數學的魔力!
    你可能不知道的10個隱藏在帕斯卡的三角形裡的秘密。首先,如何建立帕斯卡三角形在紙的頂部中間寫上數字「1」。在下一行寫兩個1,形成一個三角形。在隨後的每一行中,以1開頭和結尾,並通過將其上的兩個數字相加來計算每個內部項。
  • 精選了帕斯卡的32個名句,肯定有幾句戳中你!
    布萊士·帕斯卡帕斯卡法國數學家、物理學家、哲學家、散文家,1623年生於法國的多姆山省奧弗涅地區。16歲時發現著名的帕斯卡六邊形定理。17歲時寫成《圓錐曲線論》。19歲製作出能自動加減的計算裝置,被稱為世界上第一臺數字計算器。28歲發明製作出水銀氣壓計,並創造了水壓機。
  • 概率論與數理統計之事件與概率
    CDA數據分析師 出品摘要本文作為學習概率論的前導知識,主要是為了幫助大家了解以下知識點:什麼是隨機事件和隨機變量?什麼是頻率和概率?隨機現象的存在,使得我們生活中充滿了不確定性的問題,因此,概率論和統計學就是幫我們解決不確定性問題的數學工具。
  • 概率論講義
    《概率論講義》,共八章,350頁。本講義是根據與川大徐小湛的《概率論與數理統計》(浙大四版) 的視頻課程的內容編寫的。