0

0
0

文字

分享

0
0
0

《 You Are The One That I Want 》——2019數感盃/高中組專題報導類銅獎

數感實驗室_96
・2019/05/19 ・3368字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。
本文為 2019數感盃青少年寫作競賽 / 高中組專題報導類銅獎之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:蕭宇岑、林子揚/中正高中。
到底有沒有所謂的真命天子。圖/publicdomainpictures。

愛情或婚姻,到底有沒有所謂的真命天子?大部分的人應該都希望自己能夠遇到一個完美情人,並和他長相廝守。有些人會特別去算命,算算自己會在什麼時候會遇到自己的真命天子;有些人會因為時間壓力而訂一個期限,要在這期限內找到對象,不然就不結婚;而現代社會,更有些人會為了盡快找到結婚對象,而去相親,不論是自己願意,還是被父母逼的。

愛情這種東西,很多人都會說要「看緣分」,也就是說,大部分的人相信,找到另一半是很難掌握的。為了更容易掌握住自己的愛情,人們就會出現去算命、聯誼,乃至於相親的行為了。但是,在這些方式之中,我們是否能透過數學的觀點,得到一個合理的策略,例如當我們在進行相親時,是否能夠透過機率的方式去計算,產生一個最好的策略去選中最好的那位完美情人呢?

我們假設要和100個對象相親(約會),而且每次約會後都必須做決定,就是選擇和他繼續交往或者不繼續,若選擇不繼續發展,也就表示放棄了這個對象,則可以繼續和下一個人相親(約會);若選擇了交往,就不能反悔、不可重新選擇和繼續約會。

若這一百個人我們可以排出名次,也就是說他們有大小關係,而且任兩人不並列,那麼如何才能夠使你有最大的可能選中這100個對象中最好的那一位呢?(先決條件為:只有一個最好的,且只要選最好的。)

在這裡我們運用數學的「最佳停止理論」:先在前期設定一個期間(淘汰期),這個期間我們將他設為評判標準,也就是說在這期間之內,不論遇到多好的對象都必須放棄,可是過了這個期間之後你擁有了足夠評判標準,因此只要在此後有遇上比這淘汰期任何人還好的對象,也就是目前為止遇到最好的人,則可以直接選擇他。所以這個期間的長短的取捨,其實就是我們選取的策略。

首先假設最好的對象是在第 p 個的位置,在 100 人中他恰好為最好的對象的機率為  1/100 (只有一個最好的對象)。再來假設淘汰期為 x 個人,也就是淘汰掉 x 個人。而為了達成我們的最終目的:選中最好的。在遇到 P 之前,從第1位到第 P−1 位內最好的人,就必須介在第1到第x間(淘汰期內),被當成選出 p。的標準,也就是說他被淘汰掉。如此一來,就能在x後,準確地選中最好的對象( p。)。

故以為x, p 為變數, p為最好且選中p之機率函數為:

當固定淘汰 x 人後,考慮p的位置。當 p。在淘汰期(x)內時,我們選中他的機率便為0,故只需要考慮p=x+1一直到p=100的時候。選中最好的對象的機率為f(X)為:

讓我們思考一下,剛開始隨著x(淘汰期)的增加,我們有更好的標準,故選中最好的機率f(X)的函數圖形是遞增的,但是當x超過某數時,不但會造成標準過高,還會造成選擇變少,故此時選中最好的機率f(X)會變成遞減。故可推估隨著x值的變大,機率會先增加後減少,而我們需要最大的機率(f(X)成最大值),所以考慮x的後項(x+1)會恰好剛比前項(x)還差的情況(代入函數後相減為負),且為最小值以數學式表示:

f1(x+1)−f1(X)<0且x為最小值  (圖1)

(x+1)−f(X)且 x 為最小值

經過我們帶入數字計算,發現 x為 37 有最大的機率 37.1042 %,也就是說我們將前 37 個淘汰做為標準,則我們就會有約 37 %的機會選到最好的對象。

但是!37 %⋯⋯顯示出有將近六成的機率會失敗,並且若最好的人剛好被淘汰掉時,就會做出不結婚的決定,則會有 37 %的機率會孤老一生!這個結果顯然不合情理。而為了提高選中最好的對象的機率,並降低孤老終生的狀況發生,現代的社會也慢慢地接受了再婚、第二春。

所以我們將條件增加一個「可以離婚一次」。為了避免重複上方計算過的運算結果,也就是沒有離婚的情況,增加條件後,計算過程內先單純考慮離婚一次再遇到最好的機率。也就是說,在選中最好的對象前,我們可以先選一位跟他交往,之後仍然可以繼續相親,並且有權可以捨棄現在的對象,並和另一位交往,但這僅限一次且之後的條件就和原本一樣,不可反悔、不可回頭重新選擇。這裡我們先單純考慮一定需要離婚的情況,再加上不離婚的情況(上方的結果),即為所求。

首先我們同樣假定最好的人在 100 個對象中的第p位,然後必須在遇到最好的人p之前,先選到第1位到第p位內第二好的人,如此才能在離婚一次的狀態下選到最好的p,我們先稱之為局部第二好。而這個局部第二好,其實也就是前面所說的「第1位到第p−1位內最好的人」。

假設局部第二好是在100個對象中的第q位,而q為p−1中最好的機率為 1/p-1 。為了達到「離婚一次」的情況發生,q必須介在 x 和 p 之間,且在遇到 q 之前,第1位到第 x 位內最好的人(1到 q 中局部的第二好),就必須介在第1到第 x 間(淘汰期內),被當成選出q的標準,並被我們淘汰掉。如此一來,就能在x後,準確地選中局部第二好的對象(q),並發生離婚一次的情況,然後再選中最好的對象(p)。

故以 x , p, q 為變數, p為最好、q為局部第二好且選中p之機率函數為:

此時有p>q>x。

當固定淘汰x人後,且考慮q(局部第二好的人)的位置。當 q 在淘汰期內或 p 之後,發生離婚且再婚選中最好的機率為0(q會被淘汰或沒有發生離婚的情況),故q=x+1一直到q=p−1的時候,選到最好的對象在p的位置上的機率就是:

當固定淘汰x人後,且考慮完q的位置,再考慮p的位置。當p在淘汰期內或p在淘汰期後的第一位,發生離婚且再婚選中最好的機率為0 (會被淘汰或沒有發生離婚的情況),故p=x+2一直到p=100的時候,選到最好的人機率就是:

此時亦有:

這裡為必離一次婚的機率,故總機率F(X)為不離婚與離一次婚的總和,即:F(x)=f(x)+f(x)

此時欲有: 

此時欲求F(x)的最大值,即找使得F(x+1)−F(x)<0且x為最小值:

假設:

最後簡化得算式:

把 K 代入數字運算,得到x為 24 時,K為<2的最大值。有最大的機會在可以離婚的情況下選到最好的對象。

經過我們的計算,發現x為24時,f(24)≈0.3463406、f≈0.2460007,也就是說有離婚一次的機會,在一樣的(淘汰期)為 24 時,為我們增加了約 24 %的成功率,使我們最大的機率有約 59.243 %的成功率,也就是說我們將前 24 個淘汰做為標準,則我們就會有接近六成的機率選到最好的對象。

至此因為我們利用了數學算出了最佳停止的時刻,而且加了可以接受離婚一次的條件,不但可以縮短淘汰期減少淘汰掉最好對象的可能,也減少了淘汰最好對象的機會(孤老一生的機會降低),所以使得成功率增加了不少,顯然這個結果是更好的。

人生中其實做這種不可後悔的決定是很常見的,除了結婚之外,諸如工作、學業,甚至於今天晚上吃什麼,許多時候總是做著這樣子不可後悔的決定。在做決定的時候我們除了憑自己的第六感之外,其實動筆計算一下,運用我們所學過的數學技巧,可以幫助我們能夠更好的擬定策略。如此看來,除了前六感外,若人生中多了數感做為第七感,似乎就可以做出最好的決定,也避免與完美情人擦身而過!可以過得更加愉快呢!

參考資料

  1. 假設情況
  2. 最佳停止理論

更多2019數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2019數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

文章難易度
數感實驗室_96
60 篇文章 ・ 34 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

0

1
0

文字

分享

0
1
0
準備出國啦!Surfshark VPN 快趁黑五買起來,上網購物最安心
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

本文由 Surfshark VPN 贊助。

兩、三年以來的防疫生活,終於迎來全面 0+7 的這一天啦!返國之後不再需要隔離的一天來了,冰友們,你是不是已經收拾好心情、收拾好行李,在進行機+酒的比價了呢?除了規劃好出國行程、找好景點與美食店家,想要讓自己不可或缺的網路生活也更加安全,一定要趁即將到來了感恩節黑五期間,把超優惠的 Surfshark VPN 服務買起來,為自己的網路生活加買最平安的保險!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月
專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

在疫情下,網購成為了更多人的日常。不僅各樣的在地購物節為網友帶來眾多優惠,全球化的購物活動,台灣當然也不會缺席!美國感恩節(Thanksgiving)都是 11 月第四個星期四,但是感恩節後的週五,便是聖誕節前的購物佳期啟動日,這一天通常都會業績超標(在收支表上呈現正向收入(顯示為黑色字體,而非赤字的紅色字體),各家的瘋狂優惠都會在黑五祭出!相信許多精打細算的朋友,對黑五購物節絕對不陌生(很可能還搶過很多優惠!!)

網購怎能漏掉「亞馬遜」!

雅虎奇摩之於台灣,就像是亞馬遜(Amazon.com)之於美國那麼的有名!絕對也是什麼都賣、什麼都不奇怪的最佳代表。

如果你平常就很喜愛一些美國品牌,趁著黑五的日子到亞馬遜清空購物車,覺對優惠不會讓你失望。這時候,透過 Surfshark 連線到亞馬遜美國站,絕對會顯示的價格絕對讓你眼睛為之一亮,這時候最新搭載 M2 晶片的 iPad Pro,獨家支援動態島顯示的 iPhone 14 Pro,絕對是最好入手的時機。除此之外,亞馬遜平台經典的 Kindle 閱讀器,也是超合適的禮物,送禮自用兩相宜啊!另外要特別留意,購買時可以確認商品有沒有幫忙送到台灣,如果還沒有,可以先跟美國的朋友確認一下,邀請他們回國時幫你一起帶回來!

跨國追劇最爽快

對於喜愛追劇的朋友,品味可能相當豐富且多元,畢竟欣賞優秀影視作品,不現語言,更是不限地區啊!只不過,若是你訂閱 Netflix 等跨國 OTT 服務,都會有各地不同的上架影視作品,可能會讓你無法在第一時間就能夠立即「追」到劇,讓你等得心癢癢!還好這一切只要連上 Surfshark VPN 都能解決,Surfshark 支援超過 100 國的 VPN 連線,無論你想看韓國、日本還是哪一國的最新戲劇,通通讓你一秒追到最新進度!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月

專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

出差大陸翻牆超方便

在過往出國、返國都需要隔離的階段,肯定讓不少工作上需要經常往返多國之間的朋友,感到生活驟變。所幸,在防疫政策解封之後,一切都可逐漸恢復正常。對於經常有需要到中國大陸出差的朋友,肯定都會感受到網路斷聯的不方便,因為無論是 LINE、Facebook Messenger、YouTube、Gmail 等你可很能天天都在使用的網路服務,大陸都無法使用。這還不打緊,連跟家人、朋友報平安也很不便。這時候 Surfshark 連上,就可以幫助你輕鬆「翻牆」,跟台灣親人網路無距離!

 

上網不留痕跡,不被追蹤最自由

對於一個人來說,最私密的資料之一,除了你的個資,就屬我們每天耗費大量時間逗留的網路。我們所在網路上留下的痕跡,絕對是超真實的自己,當然你不會期待這樣的自己被「搜尋引擎」、「網路廣告」公司了解得太透徹,好像你在網路上的一言一行,都被監視著。

..0000000\0;也可隱藏IP位置,避免被廣告商追蹤;更可以為你我阻擋惡意程式、釣魚軟體等,讓你防止被攻擊,以及被網路充斥的廣告打擾,好處多又多!

如果對於 Surfshark 還覺得不夠熟悉的話,不得不告訴大家,今年 Surfshark 榮獲第六屆 CyberSecurity Breakthrough 頒發的「VPN 年度最佳解決方案」(VPN Solution of the Year),也就是成為今年最推薦的 VPN 方案。CyberSecurity Breakthrough 是全球領先的獨立市場情報組織,致力於表揚當今全球資訊安全市場上的頂尖企業、技術和產品。有了他們「掛保證」,代表 Surfshark 絕對是品質、信譽都讓你安心的VPN 服務。

講了這麼多,是不是讓你感到很心動了。如果你原本就是網路重度使用者,用來上網的設備是樣樣都有,Surfshark 一個帳號就能支援所有設備,CP 值超高!趁著年度超狂黑五購物節的到來,送給你自己兩年安心無虞的網路生活,肯定是送自己的最好禮物!

Surfshark 黑五限時 18 折折扣,額外加送兩個月
專屬連結:https://lihi2.cc/8XwRN

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
155 篇文章 ・ 268 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
機率可以協助我們選擇,如果用來賭博會贏錢嗎?——《數學就是這樣用:找出生活問題的最佳解》
天下文化_96
・2022/12/04 ・3213字 ・閱讀時間約 6 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

每天都要風險評估

我們的現代生活是由一連串決定所組成,要根據各種可能的結果進行評估。我們的每一天都必須經過風險分析才能順利度過。

今天的降雨機率是 28%,我要不要帶雨傘?

報紙上說,吃培根會讓罹患腸癌的機率增加 20%,那我該戒掉培根三明治嗎?

考慮到發生事故的風險,我的汽車保險費會不會太高?

我買樂透彩券有什麼用呢?

玩桌遊的時候,我接下來擲出的點數讓我排名下降的機會有多少?

許多職業都要算出機會才能做關鍵決定。某支股票上漲或下跌的機會有多大?

如果有DNA證據,被告就有罪嗎?

病人要不要擔心偽陽性的篩檢結果?

足球選手在罰球時應該踢向哪裡?

我們的每一天都必須經過風險分析才能順利度過。圖/pexels

越過不確定的世界是一項充滿挑戰的任務,但找出一條穿過迷霧的路並非不可能。數學已經發展出強大的捷徑,幫助我們處理從遊戲到健康、從賭博到理財投資的一切不確定性,那就是「機率的數學」。

擲骰子是通往機率的捷徑

若想探索這條捷徑的本領,擲骰子是最佳方法之一。

本章開頭的題目,曾讓十七世紀的著名日記作者皮普斯(Samuel Pepys)坐立不安。

皮普斯著迷於機率遊戲,但他不會隨便拿辛苦賺來的錢當作擲骰子的賭注,他總是很謹慎。皮普斯在 1668 年 1 月 1 日的日記寫道,正要從劇院回家時撞見「骯髒的學徒和無所事事之人在賭博」,回想起孩提時僕人帶他去看人試圖擲骰子贏錢的情景。

皮普斯著迷於機率遊戲,但拿錢當作擲骰子的賭注,他總是很謹慎。圖/wikipedia

皮普斯記下自己看到「一個人向另一個人拿走所輸的錢,反應大不相同,有一人不停罵髒話,另一人只是喃喃自語和發牢騷,還有一人絲毫沒有明顯的不滿」。

他的朋友布里斯班德(Brisband)先生提議,給他十枚硬幣試試運氣,還說「大家都知道從來沒有人第一次玩會輸,因為魔鬼太狡猾了,不會勸阻賭徒」。但皮普斯拒絕了,躲回他的房間。

皮普斯小時候看到賭博時,還沒有什麼捷徑能讓他比別人有優勢。但在他從青少年到成年的歲月裡,一切已經有了改變,因為海峽對岸有兩位數學家,費馬和巴斯卡,提出一種新的思考方式,透過這條深具潛力的捷徑,應該能讓賭徒賺錢,不然至少是少輸些錢。

皮普斯可能還未聽說費馬和巴斯卡已取得重大進展,把魔鬼手中的骰子努力搶到數學家手上。如今,從拉斯維加斯到澳門,費馬和巴斯卡開創的機率數學讓世界各地的賭場得以經營下去──犧牲者是來賭錢的無所事事之人。

發生的機會有多大?

費馬和巴斯卡之所以會想出捷徑,是因為他們聽到某個跟皮普斯所想類似的難題,然後受到啟發。

與兩人都相識的梅雷騎士(Chevalier de Méré)想要知道把賭注下在以下哪一個比較好:

  • (A) 擲一顆骰子 4 次後,擲出六點。
  • (B) 連續擲兩顆骰子 24 次後,擲出雙六。
擲骰子的機率很值得探討。圖/pexels

這位騎士實際上不具有騎士的貴族身分,他是一名學者,名叫龔博(Antoine Gombaud),他喜歡在對話作品中用這個頭銜代表自己的觀點。然而,這個頭銜沿用了下來,他的朋友們開始稱他為騎士。他選擇走遠路,做一大堆實驗,拿骰子擲了一遍又一遍,試圖解決這個骰子難題,但一直沒有確定的結果。

於是龔博決定把這問題帶到一個由耶穌會士舉辦的沙龍,修士名叫梅森(Marin Mersenne),地點則是他在修道院的小房間。梅森有點像是當時巴黎的知識活動中心,他把收到的有趣問題寄給他認為可能會有高明見解的其他通信者。

說到龔博的難題,他毫無疑問寄到了很好的人選手中,費馬和巴斯卡的答覆確立了本章要談的捷徑:機率論(theory of probability)。

機率論真的能幫龔博贏錢嗎?

毫不意外的,走遠路其實並沒有幫龔博判定選哪一個賭注最有可能贏錢。費馬和巴斯卡把他們的機率新捷徑應用到骰子上,就發現選項 A 的發生機率是 52%,而選項 B 的發生機率為 49%。

如果賭骰子 100 次,隨機過程中存在的誤差會輕易掩蓋這種差異,也許要等差不多賭 1,000 次之後,真正的模式才會浮現。這就是為什麼這個捷徑會如此強大──它避免你一定得做很多苦力,反覆實驗,畢竟實驗結果搞不好還會讓你對問題理解錯誤。

長期執行才有可能取得優勢

費馬和巴斯卡提出的捷徑有個特質很有趣,它長期下來才會真正幫你取得優勢。它不是幫忙賭徒在任何一次賭博中贏錢的捷徑,那仍然要碰碰運氣。但長期下來,情況就大不相同,這也解釋了為什麼它對賭場來說是好消息,然而對遊手好閒、巴望擲一次骰子就輕鬆賺到錢的賭徒來說,卻不是什麼好消息。

鏡頭回到倫敦。皮普斯寫下他在走路回家的途中,看賭徒設法擲出七點看得津津有味:

「聽到他們罵手氣怎麼這麼差,但沒什麼用,因為有個男子想要擲出七,但擲了很多次都擲不出,絕望透頂,嚷嚷說以後打死也不會再擲出七,而其他的人手氣很好,幾乎每次都擲出七。」

有個男子想要擲出七,但擲了很多次都擲不出,絕望透頂,嚷嚷說以後打死也不會再擲出七。圖/pexels

這個人的手氣是不是特別背,連一次七點也擲不出來?費馬和巴斯卡提出的策略,是用來算出以兩顆骰子擲出特定點數和的機會有多大,要先分析可能擲出的各種點數,然後看點數和為七的情形發生的比例。第一顆骰子可能擲出 6 種點數,加上第二顆骰子也有 6 種點數,總共就有 36 種不同的點數組合。在這些組合當中,有 6 種的點數和是七:

1 + 6、2 + 5、3 + 4、4 + 3、5 + 2、6 + 1

他們認為,假如每種組合發生的可能性一樣大,那麼 36 次當中就會有 6 次擲出七。這實際上是擲兩顆骰子時最有可能出現的點數和,但沒有擲出七的機會仍有六分之五。考慮到機率問題,皮普斯所看到的那位對擲了很多次骰子都沒出現七點感到如此絕望的紳士,手氣到底有多差?

骰不出 7 到底是不是因為手氣特別爛?

他擲了 4 次骰子都沒擲出七的機會有多大?把所有不同的情形都列出來,看起來相當嚇人,因為總共有 364 =1,679,616 種結果。但費馬和巴斯卡伸出援手了,因為有捷徑。要算出 4 次都沒擲出七點的機會,只須把每次擲骰子的機率相乘:5/6 × 5/6 × 5/6 × 5/6 = 0.48。這表示連續 4 次沒有擲出七點的機會仍大約有二分之一。

相反的,這表示兩顆骰子擲 4 次之後,有一半的機會出現七點。同樣的分析可證明,一顆骰子擲 4 次後出現六點的機會也是一半一半。因此,皮普斯看到那個紳士擲 4 次骰子都沒出現七,不是什麼出人意料的事,就像丟一次硬幣的結果不是正面一樣。

在玩很多像西洋雙陸棋或《地產大亨》這樣要擲骰子的遊戲時,你可以把「最有可能擲出七」轉化成對自己有利的條件。

玩《地產大亨》時,你可以把「最有可能擲出七」轉化成對自己有利的條件。圖/pexels

舉例來說,坐牢是《地產大亨》棋盤上最常造訪的格子,再加上兩顆骰子可能點數和的分析結果,就意味許多玩家在走到坐牢這格之後,下一步會走到橘色房地產區的次數比其他格子還要多。所以你如果可以搶先在橘色區買地,在上面蓋旅館,就會讓自己在遊戲中更勝一籌。

——本文摘自《數學就是這樣用:找出生活問題的最佳解》,2022 年 11 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
113 篇文章 ・ 597 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

46
1

文字

分享

0
46
1
另外一個你可能存在嗎?從宇宙誕生到現在,你的存在需要經過一千兆個「偶然」——《宇宙大哉問》
天下文化_96
・2022/09/23 ・3064字 ・閱讀時間約 6 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

  • 作者/豪爾赫.陳、丹尼爾.懷森
  • 譯者/徐士傑、葉尚倫

還有另一個你嗎?

如果世界上某個地方有另一個版本的你,會不會很奇怪?

這是什麼科幻劇情?圖/天下文化提供

你們兩個之間有很多共通點,喜歡吃的水果(香蕉)、不喜歡吃的水果(桃子)、擁有同樣的技能(製作香蕉冰沙)和相同的缺點(香蕉冰沙吃了停不下來)、同樣的記憶、幽默感以及個性。當你知道有其他版本的你存在時,你會覺得很怪異嗎?你會想與他們會面嗎?

想像一下更詭異的情況:有個人幾乎和你完全一模一樣,僅稍稍有些不同。如果這個人比你更好呢?也許他做的水果冰沙更加美味,或者生活的方式更有意義。或者,這個人比較沒有才華,但是比較卑鄙,就像是邪惡的分身呢?

假如有幸能見到另一個你,或許你可以發現自己的更多可能。圖/天下文化提供

這有可能嗎?

雖然讓人難以想像,但物理學家不能排除另一個你存在的可能性。事實上,物理學家不只認為另一個你是可能存在的,甚至認為另一個你存在的可能性更高。也就是說,就在此刻,當你讀到這篇文章時,可能有另一個你正在某個地方,穿著和你一樣的衣服,以相同的方式坐著,甚至讀著同樣的一本書(好吧,也許是稍微有趣的版本)。

搞不好另一個你也正在看這篇文章喔!圖/天下文化提供

要瞭解另一個你存在的意義及可能性,我們得先考慮你的存在有多麼獨特。

你存在的機率

乍看之下,世界上有另一個與你毫無二致的人,機率好像是微乎其微。畢竟,想像一下,為了讓宇宙創造你,有多少事情必須發生,而且要環環相扣,缺一不可。

超新星必須在氣體和塵埃雲附近爆炸,藉著震動造成引力崩坍,形成我們的太陽和太陽系。這些塵埃中的一小塊(不到萬分之一)必須聚集在一起形成行星,並與太陽保持合適的距離,這樣水就不會結冰或變成蒸汽。生命一定要開始,恐龍必須滅絕,人類不得不演化,羅馬帝國必須崩潰,而你的祖先必須逃過黑死病。然後,你的父母必須相遇並且喜歡上了彼此。你的母親務必在正確時間排卵。在與數十億顆精子的馬拉松游泳賽中,帶有你一半基因的精子必須衝刺獲勝。單單是讓你誕生,就需要這一連串事件。

宇宙必須經歷一連串事件,才會有現在的你。圖/天下文化提供

想一想你在生活中做出的所有決定,使你成為今日的你。你有沒有吃很多香蕉。你有沒有遇到那個重要的朋友。你那時候決定待在家裡,否則會被水果推車碾過。不知何故你發現了這本關於宇宙的蠢書,並決定閱讀它。所有的一切,都從四十五億年前開始,導致了你此時此刻在這裡存在。

假如所有事情以完全相同方式再次發生,從而造就另一個你的機會有多大?這似乎不太可能,對吧?

也許不是喔!讓我們回溯所有導致你出現的隨機事件、決定和時刻,並試著計算機率是多少。

讓我們從今天開始算起:你醒來後做了多少決定呢?你可能決定怎樣起床,穿什麼衣服,吃什麼早餐。即使是看起來很小的決定,也可能改變你的人生歷程。例如,你選擇穿有香蕉圖案的襯衫或者是領帶,可能影響你未來的配偶有沒有注意到你。

讓我們假設,你每分鐘大約會做出一兩個可能改變人生的決定;這聽起來好像很有壓力,但如果你贊同量子物理學和混沌理論,數字應該會更高。假設每分鐘只有幾個決定,那麼你每天就要做出數千個重要決定,每年就高達約一百萬個。如果你超過二十歲,人生到目前為止,就已經做出超過兩千萬個決定,才會有今日的你。

接下來,假設你做的每個決定只有兩種可能,例如 A 或 B,或者香蕉和桃子。好啦,我知道通常要選擇的項目很多(譬如,早餐店的菜單選項多不勝數),但讓我們簡化問題。要計算那兩千萬次決定而成為你的可能性,你必須取 2 的兩千萬次方,即 220,000,000

如果你超過二十歲,人生到目前為止,就已經做出超過兩千萬個決定,才會有今日的你。圖/天下文化提供

為什麼?因為每做一次決定就會讓可能的數目加倍。舉例來說,你必須選擇從哪邊(左邊或右邊)下床、早餐吃什麼水果(香蕉或桃子),以及上班搭什麼交通工具(火車或公車),總共就有 2×2×2(或 23)種開啟一日行程的方式。你從左邊下床、吃香蕉並坐公車的機率是 23 分之一,或說 8 分之一。

因此,如果你在生活中做出兩千萬個 A 或 B 的決定,那就意味你的生活可能有 220,000,000 種不同的結果。這真是一個驚人的數字,是吧!但我們才剛開始暖身而已!

我們還必須考慮你的出生機率,包含你父母做決定的可能結果。如果將你父母的決定算進來,就必須再加上四千萬個決定(你父母各兩千萬個)。再加上你四個祖父母,還有八千萬個。曾祖父母呢?還有一億六千萬個。你瞭解了嗎?每回推一個世代,祖先數量就增加一倍,影響你出生的決定數量也跟著加倍。人類已經在地球上生活了至少三萬年,或許可換算為大約一千五百個世代。若將你所有祖先全部考慮進來,可能的數量會更龐大。

如果再將你父母的決定算進來,就必須再加上四千萬個決定。圖/天下文化提供

其實,真要計算起來實際情況更加複雜,如果回溯得夠遠,你會發現親戚之間盤根錯節的關係,同一個人可能在你的家譜中重複出現,除了引發令人尷尬的話題之外,也讓數學計算變得更加複雜。為簡單起見,我們假設你每代只受到兩個人的影響。這仍然有 1,500 代× 2 人× 2,000 萬個決定= 600 億個決定。及至目前為止,你發生的機率是 260,000,000,000 分之一。

只算到這裡就夠了嗎?讓我們考慮人類史前歷史並回溯到數十億年前最小微生物演化之時。在大約三十五億年前,地球上的生命開始孕育。如果你不得不製作年代如此久遠的家譜,就會發現祖先主要是微生物和簡單植物。他們大概無法做出有意識的決定,但仍會遭受到隨機事件影響,諸如風如何吹動,陽光是否照耀,天降甘霖與否等等。

假設你的微生物祖先每天至少受到一個隨機事件影響,每個隨機事件也有兩種可能結果(例如,一塊石頭是否砸落在你的微生物祖先身上)。這意味我們必須將另外一兆(1,000,000,000,000)個決定事件添加到我們的機率中。

現在,讓我們回到四十五億年前太陽系剛形成的時候,找到你的構成原子之前所在的恆星或行星,然後再一路回到一百四十億年前的大霹靂。讓我們做個超級的低估,假設在那些日子裡,每天都發生了一件可能影響你來到人世的重要大事。直到今日,大約有一千兆個關鍵事件,你存在的機率陡然劇降到約21,000,000,000,000,000 分之一。

總而言之,你存在的機率大概是 2 的 1000 兆次方分之一。圖/天下文化提供

——本文摘自《宇宙大哉問:20個困惑人類的問題與解答》,2022 年 8 月,天下文化,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
113 篇文章 ・ 597 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。