《数学少年-确定与不确定》(第四章:“骰子不骗人“)

第四章:“骰子不骗人”


游乐园西侧,靠近摩天轮的地方,有一个掷骰子的摊位。

它在两个游戏摊位的夹缝里,红布桌面被太阳晒得发白,三颗骰子装在塑料杯里,旁边立着一块手写的木牌:

掷两颗骰子,点数之和≥10,奖励小玩偶一只。

摊主是个扎马尾的年轻姑娘,正在给一个小男孩兑奖——一只巴掌大的黄色鸭子。小男孩攥着鸭子跑了。

林默站在木牌前面。“两颗骰子,和大于等于十——”

"概率是多少?"苏晚蹲下来问。

她蹲下比林默快——膝盖一弯就下去了,从包里掏出一张白纸摊在台阶上,铅笔搁在耳后。林默看着她那一串动作——掏纸、摊平、取笔——几乎同时完成的。

"我在想。"他说。

“想什么?”

“两颗骰子一共有多少种情况。”

苏晚的笔在纸面上点了一下。“六六三十六。”

“你怎么知道的?”

“每颗骰子六个面,两颗就有六乘六种。这叫——“她想了一下,”——乘法原理。如果一件事有m种做法,另一件事有n种做法,两件事合起来就有m×n种。”

林默站着,看着她画了一个表格。横着写1到6,竖着写1到6。格子被画出来了,一个六乘六的方形。

“这三十六种就是所有的情况?”

"所有。"苏晚说,“骰子不骗人。没有第三种情况。也不多一种。就是这三十六个格子。”

林默蹲下来。台阶的水泥面被太阳晒得有点温,他蹲下来的时候膝盖碰了一下地面。他看着那张表——6行,6列,36个空格。所有可能在扔出去之前都已经在这张纸上躺好了。

"这叫所有可能发生的情况。"程远的声音从后面传来。

林默转头。程远站在摊位左侧两步远的地方,不知道什么时候来的。他今天穿着一件深灰色T恤,手里什么都没拿。

"所有可能发生的情况。"林默重复了一遍。

"对。"程远说,“你要是漏了一格,算出来的概率就是错的。”

林默又低头看了一眼那张表格。三十六格,整整齐齐。一个不多,一个不少。他以前从来没想过,"算概率"之前还有一件事要做——把所有可能发生的情况全部列出来。

苏晚开始填表。她的笔尖从左上角开始——横1竖1,和是2;横1竖2,和是3;横1竖3,和是4。她一路填到横1竖6,和是7。然后第二行,横2竖1,和是3;横2竖2,和是4……她的铅笔走得稳,每写一个数,笔尖在空格里顿一下再提起来。

林默看着她的笔尖沿着格子移动。每一个格子都被填了一个数字——从2到12。他发现一个事情:有些数字只出现一次,比如2和12;有些数字出现好几次,比如7。

苏晚填完了。她把笔放下,转了转手腕。

"现在怎么算大于等于十的概率?"林默问。

“数。”

苏晚开始数。她的食指在表格上移动——4+6=10(一格)、5+5=10(一格)、5+6=11(一格)、6+4=10(一格)、6+5=11(一格)、6+6=12(一格)。她在每个符合条件的格子里画了一个小圆圈。

"六个。"她说。

“三十六里面六个——”

“六分之一。”

林默看着那六个被画了圈的小格子。它们集中在右下角。三行、但每行位置不一样——有的在中间,有的在边角。他想,如果只讲概率,六分之一就够了。但他在那个表格上看到的远不止六分之一——他看到这些格子不是均匀分布的,有些区域密,有些区域疏。

"你再数一下每行的和。"程远说。

苏晚从第一行开始数:2、3、4、5、6、7。她默数了一遍,抬头:“第一行最小是2,最大是7。”

“第二行?”

她从第二行扫过去:3、4、5、6、7、8。“最小3,最大8。”

“每一行的最大值都比上一行多一。”

“……对。”

程远没有再问。他在台阶上蹲下来,用食指在表格的每一行底部划了一下。“第一行六个格子,最小的数是2,最大的数是7。第二行最小的数是3,最大的数是8。每一行都在往右平移一格。”

苏晚低下头,自己看了一遍。“所以——每一行的和越来越大?”

"从左往右,和越来越大。从下往上,和也越来越大。"程远说,“右下角的数最大,左上角的数最小。”

林默蹲在旁边看着。他慢慢明白程远在说的是什么——不是那个具体的"六分之一",是这张表本身长什么样子。右上角到左下角,大数和小数挤在不同的位置。整张表不是平的,有一块地方是最高点,有一块地方是最低点。

"苏晚。"他说,“你能不能把每个数字出现几次数出来?”

苏晚愣了一下。她刚才数了大于等于十的有六个。但林默说的是"每个数字"——从2到12,每一个。

她又拿起了笔。从2开始数——她用手指在表格上找了一圈,在左上角的格子里找到了一个"2",画了一个小勾。2出现一次。3——她找了一圈,两个格子,画了两个勾。4——三个。5——四个。6——五个。7——六个。她数到7的时候,笔尖停在那个出现次数最多的数字上,没有继续。

"7出现六次。"她说。

"继续。"程远说。

8——五个。9——四个。10——三个。11——两个。12——一个。

她写完的时候,表格旁边多了一列小数字:

2→1,3→2,4→3,5→4,6→5,7→6,8→5,9→4,10→3,11→2,12→1

林默看着那串数字。它们从1开始,一路升到6,然后从6降回1。“像一座山。”

"像一座山。"程远重复了一遍,语气没有变化,但他确实重复了,像是在确认这个词可以用。

"7在最上面,出现六次。2和12在最下面,各出现一次。"林默说,“所以——两颗骰子最有可能掷出7,最不可能掷出2和12。”

“对。”

"不是所有的’和’都一样可能。"苏晚说,“以前我以为——只要把36种情况列出来,每种情况出现的概率都一样。但’点数之和’不是每种情况——它是一个事件。同一个事件可能有多种情况。”

"事件?"林默问。

“就是’你想要的那个结果’。比如’点数之和等于7’是一个事件,它有六种情况。'点数之和等于2’也是一个事件,它只有一种情况。”

“所以不同的’事件’——”

“可能性不一样。”

林默看着那张表格。他忽然理解了"事件"和"情况"的区别。一颗骰子出6——一种情况对应一个事件。两颗骰子出7——六种情况对应一个事件。情况是最小的单位,事件是你关心的那些情况的集合。

“所以算概率的时候——”

"先数清楚所有情况,再找出你关心的那些。"苏晚说。

"情况是基础,事件是目标。"林默说。

“对。”

林默把这句话在脑子里过了一遍。以前他算概率,直接想"七分之一"、“六分之一”,从来不问"这个分数是怎么来的"。现在他知道——分数下面那个数,是所有可能的情况的总数;分数上面那个数,是你关心的那些情况的数量。

"如果我想把所有可能出现的情况找全——"苏晚说。

"找全比算对重要。"程远说。

“找全了才能算对。”

"对。"程远说,“很多人算错概率,不是不会除,是少算了几种。少算一种,答案就是错的。”

苏晚沉默了一会儿,然后说:“我每次做题都很着急。想赶快算出来。”

“着急的时候——”

“着急的时候就会漏。”

“下次不着急。”

"下次不着急。"苏晚把这四个字说了一遍,像是记给自己听的。

林默把那张表格拿起来,正对着阳光看。纸有些透,铅笔写的数字从背面也能看出来,像X光片。“所以算概率的步骤,是不是这样——”

他顿了顿,自己整理了一下。

“第一步,把所有可能发生的情况找全。一个都不能漏。”

“第二步,看你关心的事件包含了哪些情况。”

“第三步,数清楚。然后除。”

"对。"程远说。

"我以前只做第三步。"林默说。

“以前很多人只做第三步。”

林默把表格放下了。他蹲在台阶上,膝盖有些发麻,但他没站起来。他看着苏晚画的那个六乘六的方阵——所有可能在落地之前就已经被网格抓住了。骰子还没有掷,纸上的答案已经有了。

"你刚才画的那种把所有可能性都写出来的方法——"他转向苏晚。

"叫列表法。"苏晚说,“把所有可能列成一张表。还有一种叫树状图——把每一种可能画成一条树枝。”

“哪个更好?”

"看情况。"苏晚说,“树状图能看清顺序——第一颗骰子先出什么,第二颗再出什么。列表法能看清整体——所有情况一次都放在眼前。”

“我想看整体。”

“列表法更适合你。”

程远站在旁边,一直没有插话。他侧身靠在摊位边沿上,看了一眼苏晚那张表格,又看了一眼林默的脸,然后说:

“那你说说,列表法和树状图有没有共同的地方?”

林默想了想。“它们都在做同一件事。”

“什么事?”

“把所有的可能性都找出来。”

“但方式不同。”

“方式不同,目标相同。”

程远没有再追问。他从摊位前面的塑料杯里拿起那两颗骰子——他是从侧面拿的,没有挡住摊主的视线——放在手心里,让林默看了一眼。

“这两颗骰子,白点红点,六个面,每一面都一样重。数学上它们是完全对称的。但在你掷出去的那一秒,落地的那一面就已经定了。你说它是不确定的,还是确定的?”

林默张了张嘴,没出声。

程远把骰子放回了杯子里。“走吧。”

他说完就转身走了。

苏晚把那张纸小心地对折,对折,再对折,塞进了书包最外面的夹层里。她站起来的时候膝盖响了一下。“他问你的那个问题——”

"知道。"林默说,“不确定还是确定。”

“你想出答案了?”

“没有。但我觉得答案不是"是"或"不是”——"

“是什么?”

“是’中间’。它在被掷出来之前是不确定的,在落地的那一瞬间变成了确定的。数学管不到那一瞬间,但它管到了所有瞬间加起来的样子。”

苏晚沉默了。她站在台阶上,书包带子搭在一侧肩膀上,压出一个深深的印痕。“这个答案——”

“嗯?”

“比’六分之一’更难。”

林默没有反驳。

他们走出游乐园的时候,太阳已经偏西了。红布桌面上那两颗骰子还在塑料杯里,白色底面被夕光照得有些发黄。

晚上回到家,林默把苏晚画的那张表格重新在脑子里走了一遍——不是具体数字,是形状。他想如果"概率"是一张地图,那么"确定"就是地图上的一个点,"不确定"就是整张地图本身。掷一颗骰子,你在地图上有六个点可以站。掷两颗,你有三十六个点。每一次掷出去,都是在选择其中一个点站上去。你不会提前知道你会站到哪里。但你知道整张地图长什么样。

他没有合上书。他往前翻了一页。

第三章。

他第一次觉得"第三章"不是"很多页纸",是一个他可能会到的地方。