掷硬币是出现正面还是反面?这是不是随机的、不可预测的?我们使用掷硬币的方法做出决定、解决纠纷,因为我们相信郑硬币的概率是对等的。此外,我们还用它来做比喻:这是个掷硬币事件,意思是某事出现两种结果的可能性是相同的。
我们怀有一种偏见,认为掷硬币是公平的。而事实井非如此,掷硬币有失偏頗,其概率并不是对半开。掷硬币前,朝上的是哪-面,最后落下来的硬币也倾向于是哪一面。比如,正面朝上:掷硬币意味着落下的硬币也是正面,反之亦然。经统计发现,掷硬币的结果的确是不公平的,但是由于概率相差极小,导致我们难以寨觉。佩西.戴康尼斯(Persi Diaconis).苏珊.福尔摩斯(Susan Holmes)以及理查德.蒙哥马利(Richard Montgomery)三位学者对掷硬币事件进行了一番细致分析,得出了一个有趣的小发现。在他们发表的文章《掷硬币的动态偏差》中,他们写道:“自然抛掷硬币,其结果有51%的概率与地擲前硬币的朝向相同。”
掷硬币之所以不公平,与力学定律有很大的关系。三位学者在文章中写道:“硬币的初始状态决定了它在空中的运动。”苏珊.福尔摩斯是斯坦福大学的统计学家,她表示,当她把这个发现告诉其他人时,大多數人觉得难以置信,他们认为掷硬币之所以会出现偏差,其原因在于硬币的密度。苏珊否定了这种看法,为此,她做了一个实验。她自制了一个两面材料不同的硬币,一面是轻木,另一面是金属。结果,这个特殊硬币的投掷效果与普通硬币没有任何差异。可见,硬币质地分布不均并不决定郑硬币的运动和结果。
为了更细致地研究投鄉硬币,三位学者制作了一个投掷硬币机器,并用慢速摄影机记录下了投鄉过程。实验表明,掷硬币事件不是随机的。影像显示擲出的硬币会接连绕着几个输心旋转,当硬币在不断上下翻滚的同时,它还像被抛拉的披萨面团一般左右旋转。
决定硬币投掷结果的是物理学定律,而非機率。如果投槨力量相同,那么投榔结果也一定相同,榔硬币机器可以保证每次都掷出正面。当槨硬币的是人面不是机器时,仍然存在轻微的物理偏差,致使硬币容易与起始状态一样。如果硬币投擲前是正面朝上,那么最后出现正面朝上的可能性是51%。
掷硬币的真相再次揭示,即便是在生活中最司空见惯的领域里,我们的直觉与知觉也存在着缺陷。要是涉及赌博,这种缺陷更是昭然若揭。我问苏珊,既然投掷硬币存在偏差,那足球比赛是否该废除投掷硬币的做法呢?她指出,没有必要这么做,因为在足球比賽里,掷硬币的人是裁判,而不是队员,而队员不可能知道硬币投掷之前的朝向。但如果猜硬币的人同时也是掷硬币的人的话,情况就不同了。要是知道掷硬币存在偏差,就捡了个小便宜。
苏珊表示自己仍在课堂上用掷硬币事件来比喻事物的随机性,毕竟,正反面的概率比相差无几,仅为51%:49%。然而,有些人在掷硬币时能够保证每次都掷出正面(或反面),苏珊的丈大佩西.戴康尼斯就是这种奇人。在成为数学家以前,他是位职业魔术师。他曾证明,一副牌 至少要被洗七次以上,它的顺序才能被彻底打乱。进入哈佛大学研究生院学习之前,他曾有两个纸牌魔术发表在《科学美国人》杂志(Scientifce A4merican) 上。他是怎么做到每次都掷出同一面的呢?苏珊不愿透露,只是回答道:“这与他之前的职业有关一一魔 术。”