理论教育 蒙特·卡罗法在数学中的应用和争议

蒙特·卡罗法在数学中的应用和争议

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:“真正的”数学家不喜欢蒙特·卡罗法,这的确是事实。他们认为蒙特·卡罗法剥夺了数学的巧妙技巧和优雅。他们称它为一种“蛮力”,因为我们可以用蒙特·卡罗仿真法取代一大部分的数学知识。数学家是天生的,绝不是后天养成的。只要办得到,我都会诉诸蒙特·卡罗机器,它们能帮助我完成工作,教育效果也好得多。科学是以完全相同的方式对待概率和信息。凯恩斯踏进晦暗的政治经济学领域之前,是研究概率的学者。

蒙特·卡罗法在数学中的应用和争议

“真正的”数学家不喜欢蒙特·卡罗法,这的确是事实。他们认为蒙特·卡罗法剥夺了数学的巧妙技巧和优雅。他们称它为一种“蛮力”,因为我们可以用蒙特·卡罗仿真法(以及其他的运算花招)取代一大部分的数学知识。比方说,没有正式学过几何学的人,也能算出神秘如谜般的圆周率π。怎么算?你可以在一个正方形内画个圆,然后就像在游乐场那样对着这幅图胡乱举枪射击。详加记载射到图上任何一点的概率,称做均匀分布(uniform distribution)。拿圆圈内的弹孔数除以圆圈内外所有的弹孔数,所得出的比率便是圆周率的倍数,这样近似的精确度可能极大。用计算机来这样计算圆周率问题,显然不是很有效率的做法,因为圆周率可以用解析的方法,也就是数学的形式来计算,但是和一行行的方程式比起来,这种方法能够给使用者对处理问题的本质更直接可见的印象。有些人的大脑和直觉,适合通过这种方式去了解某些事情,我也算是其中一个。对我们人类的大脑来说,计算机或许不是很自然的东西,但数学也一样。

我不是一个天生的数学家,换句话说,我不是使用数学如使用母语的人,所以讲起数学来带有外国口音。我对数学的性质本身不感兴趣,只对它的应用感兴趣,但是数学家感兴趣的是如何通过定理和证明来拓展数学知识。除非碰到真实的问题,引起一点贪婪之心,否则我没办法专心去解一个方程式。因此我的所知大多来自衍生性金融商品的交易——期权促使我去研究概率数学。许多好赌成性的人,智力本来只属中等,却在贪念驱使下,学会惊人的算牌技巧。

我们也可以用文法来打比方。数学往往像是冗长乏味且无法洞测的文法。有些人只对文法本身感兴趣,也有人只关心写文章时语法不要错误。我们被人称做“数字专家”(quants),就像物理学家一样,我们感兴趣的是如何运用数学工具,但对工具本身并不感兴趣。数学家是天生的,绝不是后天养成的。物理学家和数字专家也是天生的。只要能得到正确的结果,我才不去管使用的数学够不够“优雅”、有“品质”。只要办得到,我都会诉诸蒙特·卡罗机器,它们能帮助我完成工作,教育效果也好得多。所以本书会用它们来解说各种例子。

事实上,概率是个发人深省的研究领域,因为它影响着多种学科,尤其是所有科学之母,也就是知识。如果在知识累积上不考虑随机性,而去除那些依赖因缘际会论点所构成的知识,我们不可能评估所累积知识的品质。科学是以完全相同的方式对待概率和信息。几乎每位伟大的思想家都曾涉猎概率理论,而且大部分人都为之着迷不已。(www.daowen.com)

爱因斯坦凯恩斯是我心目中两位最伟大的思想家,他们在追求知识的旅程之初都曾借重概率理论。爱因斯坦于1905年发表一份重要的论文,静态液体中悬浮粒子的演变,可以说率先以概率的语汇探讨连续性的随机事件。他探讨布朗运动理论的论文,可以作为建构财务模式所用的随机漫步理论的骨干。至于凯恩斯,在文人眼里,他不是穿着花呢套装的左翼分子喜欢引述的政治经济学家,而是经典之作《概率论》(Treatise on Probability)的作者。凯恩斯踏进晦暗的政治经济学领域之前,是研究概率的学者。他也拥有其他有趣的特质,在体验过巨富之后,他操作自己的账户却遭炸毁——由此可见懂概率的人,未必能将之化为实际行为。

读者猜想得到,探索概率的下一步,是进入哲学的层次,尤其是研究知识哲学分支的知识论、方法学,或者科学哲学。它们因波普尔索罗斯(George Soros)等人而普及开来。

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