无限猴子定理,打出莎士比亚全集难吗随
为什么从概率的角度上看,平行宇宙一定会存在呢?因为根据观测我们的宇宙几乎是平直的,那平直空间就意味着宇宙是无限大的。无限大呢,就意味着你想要在全宇宙当中找到一个和地球一模一样的星球,就一定会存在,或者我们说几乎必然会存在。咱们举个例子,在这个圆周率派的小数点后,你想要找到任何一种数字组合,在理论上就都会找到。虽然这件事还没被证实,那咱们就来说一说这个π当中包含一切吗?以及无限猴子定理到底是怎么回事呢?
我们先来说无限猴子定理,它的原陈述是这样的,让一只猴子在打字机上随机的打字,如果时间可以持续无限长,那么几乎必然能够打出任何给定的文字组合,比如莎士比亚全集。在这里边有几点需要注意一下,第一,猴子只是假设,具体是什么无所谓。不过这个主体它唯一的要求就是要做到随机性,也就是说你猴子不能够掺杂任何的主观意愿在这里边。像年有人真就用猴子做过一个实验,后来发现这个猴子好像对这个字母s情有独钟,所以大部分来打出来都是这个字母s,于是这个实验做了一会就不做了,所以这里边的猴子就是指可以随机产生字符串的机器。
第二点,时间有无限长,什么叫无限长,无限这个词其实是我们理解不了的,它是一种数学语言,任何我们能够理解的大数都不叫做无限。像之前有人说那为什么全世界找不到两片相同的叶子呢?或者说找不到两个一模一样的人呢?原因就在这,我们的地球虽然大那也是有限的是吧,所以只有满足以上两点,那就是随机加上无限,才能够说几乎必然打出任何文字组合。
有朋友说那必然就必然呗,你还几乎必然,这又是一个数学词语,如果一件事发生的概率为1啊,那么我们一般就说这是个必然事件对吧,也可以说是几乎必然事件。这个几乎必然,简单说它也是发生概率为1的意思,但是它俩还是有一些区别的,就类似于咱们说的,像0.无限循环和1之间的这个关系,就是它俩虽然相等,但是呢,你表现形式和这个具体含义是不同的。
那我们来做一个简单的计算,说一只随机打字的猴子,它能够打出莎士比亚全集的这个概率是多少呢?假设啊,它只有英文输入法对吧,那英文字母呢,一共26个,算上逗号,句号空格回车啊,咱们凑个整30。假设,这个猴子他键盘就只有这30个字符,然后呢,他开始打字了,那第1个字符相同的概率呢就是1/30对,第2个字符也相同的概率呢,就是1/30它的平方对吧。因为每一次打字都是独立随机事件,那第3个字符也相同的概率,就是1/30,它的三次方,以此类推。那莎士比亚全集有多少个字呢?这我也不知道,暂且按照万字估算,所以猴子想要打出一套莎士比亚全集的这个概率,那就是30的一百万次方。这个数明显小到令人发指,但是你不能说它是0,小概率事件一定会发生,这就是墨菲定律。
因此无限猴子定理,在理论上就是成立的,那下面就看这个π当中,它包含全部的数字组合吗?比如说每个人的银行卡密码、每个人的生日每个人的这个手机号码等等,按照无限猴子定律,这个π呢,必须就得满足刚才说的这两个条件,一个是它要无限长,另外一个呢就是要满足随机性。无限长倒是可以证明,因为它是一个无理数,那不仅如此,它还是一个超越数。那先说什么是无理数,不是有理数的实数就叫做无理数,也就是不能够表示成两个整数之比的实数就叫做无理数。咱们再换一种表述,无理数就是无限不循环小数,如果要是循环小数,那必定就是整数或者是分数。整数也可以看作是无限循环小数,后边循环0。
所以既然是无限不循环小数,那π肯定是无限长得,当然这也是在数学上也是有严格证明的。那什么是超越数呢?简单说,就是不能够是任何一个有理系数代数方程的根的无理数,就叫做超越数。比如说x平方等于2,那其中一个根就是根号2,所以我们说根号2虽然是无理数,但是呢,它是个代数数。像π、自然常数e等等这些数,它不是任何有理系数代数方程的根,所以它们是超越数。那正是因为π是超越数,所以这个三大尺规不能问题当中的“化圆为方”是不可能办到的。
我们现在知道这个π它是无限的,那下面咱们就来看这个π,它是否满足第2个特点呢,就是π里边的数字,它是否是随机排列的呢?那问题来了什么叫做随机呢?你比如说我们现在有一个六面的一个骰子,我如何判定这个骰子,它掷出的点数是完全随机的呢?你不能保证说这个骰子它的重心稍稍偏离了一点,所以有可能你多次投掷,掷出来的1点就会多一些是吧。那我们就用一种人为定义的方式来判断,如果这个骰子它在多次投掷的情况下,一到六点出现的概率是均等的,那么我们就认为这个筛子还是比较公平,重心分布的比较准。当然要多次实验,次数越多越好,这是什么呀?大数定律,所谓这个越努力越幸运嘛。
那好我们就用这个办法来判断π是否随机,对于任意长度的数字序列,举例子比如说一位数的序列就是0~9是吧,两位数序列00-99,三位数序列就是~。以此类推,对于任意固定长度的数字序列,如果这个序列当中的所有的数字在π当中出现的机会是均等的,我们就说π具有很好的随机性。
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