- 賴以威（台灣師範大學電機系助理教授／數學推廣平台「數感實驗室」共同創辦人）
機率，最活躍的數學知識
圖／@wikimedia
幾年前我開始嘗試寫數學科普文章，在累積幾篇作品之後便拿給友人看。
「是不錯啦…只是為什麼都是機率？」
「咦？真的嗎？」
我拿回來一看，明明選了各種不同的生活情境：樂透、巧遇、尾牙抽獎、拜拜，但還真的都跟機率有關。我沒有特別偏愛機率，相反地，我念高中時最討厭考機率，一不小心漏算一個狀況就整題錯。
但機率似乎是最活躍的數學知識，生活中無所不在。「機率」這個詞也早已走出數學課本（其實所有數學知識都不只存在於數學課本中），而成為許多人的日常詞彙。
「我覺得下雨機率應該不高。」
「不要再買樂透了啦，中頭彩機率太低了。」
「你覺得，他也喜歡我的機率是多少？」
當機率常被提到，有時候我反而不太知道該怎麼解釋機率。後來，我想到一個比較滿意的譬喻：
機率就像公尺之於長度，公升之於容量，可以看成一種用來量化「可能性」的單位
（但請注意，機率本身沒有單位，比方說你不會說「0.3 克的機率」）。
如果今天沒有公尺或公分，我們要描述一根木頭，只能說它「長」、「短」、「不長不短」，不精確的形容詞僅提供模糊的輪廓，必須要有長度單位，才能賦予它一個很精準的數字。
以為不可能的，不會不可能
同樣地，沒有機率量化的概念，我們只能覺得一件事「很有可能」、「不太可能」，有了機率後，我們才知道世界上幾乎所有事情都不是百分之百可能或不可能，以及很多時候，我們以為的不可能其實是可能。
沒有任何度量衡的話，要清楚描述一根木頭真的有難度啊。圖／sweetlouise@pixabay。
說說國小時跟父親玩 21 點的往事吧。某年過年在家族聚餐後，我們玩了一兩個小時的撲克牌，快結束前我一口氣壓了 100 元的賭注，結果輸掉了。在心疼之餘，我忽然想到如果這把加碼 200 元，只要贏了就能拿回 200-100=100，不就贏回來了嗎？
結果輸了，兩把合計輸 300 元。平常我一次下注頂多 20 元，這下你知道 300 元對當時的我來說是多麼大的金額了。不過我沒有太傷心，因為我知道下注 400 元，只要這次贏了，就可以扭轉局面。我從紅包裡掏出 400 元。
1 分鐘後掏出800元。再 1 分鐘後用顫抖的手將 100 元、500 元、1000 元各一張鈔票放在桌上。父親一臉不滿地看著我。
「你確定要賭這麼大？」
「發牌吧！」
現在想想，某種程度上父親見證了自己的兒子在賭場沉淪（他還是推手），也難怪會不開心。但當時我只覺得輸了這麼多把，這次總該贏了吧。後來還是輸了，而且印象中，我似乎又再賭了一兩把才放棄。
假如我連輸 6 把，每把輸贏的機率是 50%，我當天真的是非常不幸，1/64，將近 1.6% 的機率也碰上了。但如果就每一次評估是否該加碼下注，其實我每一次輸的機率依然是 50%，以為前幾次輸了，這次獲勝的機率就會提高，是錯誤的觀念。
高中學到機率獨立事件時，我很生氣，這麼重要的事情竟然等到高中才說！
早一點講不行嗎？厚～ via giphy
可是既然每次都獨立，長期下來應該是輸贏各一半，那我一開始又輸這麼多次，難道後面贏的機率不會提高嗎？
但換個角度來看，我還是無法完全理解。一直到前陣子我才知道，後面贏的機率不會提高，只是賭了 10000 局後，只要後面輸贏各 5000 局，前面這 6 局也只是讓輸贏變成了5006:5000，輸或贏的機率依然趨近於1/2。重點不是「後面贏的機率會提高」，而是「賭的局數夠多，會沖淡前面不平均的結果」。
用費米法分析經典機率案例
跟父親賭博是我自己親身經歷的機率故事，本書則記載了許多更經典的案例：
- 奧斯卡影帝安東尼．霍普金斯在電影試鏡後跑去找電影原著小說《鐵幕情天恨》（The Girl From Petrovka）來看，結果在地鐵長椅上發現剛好有一本，更巧的是，掉了這本書的人正是小說的原作者喬治．菲爾。
- 1929 年美國童書作家安‧派莉絲在巴黎塞納河畔的舊書攤上找到一本二手書，那是她小時候最喜歡的《傑克．佛 斯特和其他故事》（Jack Frost and Other Stories），她開心地用 1 法郎買下來，翻開扉頁，上面有小孩的筆跡寫著「科羅拉多州，科羅拉多泉，韋伯北街二○九號，安．派莉絲」。這恰恰是她小時候擁有的那本。
你會覺得這兩件事情都巧合到彷彿冥冥之中有一隻看不見的手在運作。
或許是，也或許不是。
比起僅僅是驚呼太不可思議，身為數學家的作者用費米法（Fermi estimate）和其他機率方式去估測各項經典事件的機率。我就不在此劇透各位了，不過你可以猜到，結果比想像中還要「更有可能發生」。
這也是機率有趣的地方：我們的直覺常常出錯。往往一件事情真實的可能性跟我們直覺感受的不一樣。
我想這是因為我們活在一個既定的世界。
好比說擲骰子吧，儘管你知道每一面出現的機率是 1/6，但每次我們都只能看到擲出來的單次結果，必須得擲很多很多次，才能讓機率透過統計浮現。骰子可以擲很多次，但人生很多場景只能體驗一次。
因為沒辦法重複觀測，很多時候甚至不能對答案，我們沒有機會訓練直覺。
不過，如同閱讀小說可以讓我們體驗很多不同的人生，閱讀這本《是湊巧還是機率？》可以讓我們體驗許多不同機率事件。作者還很體貼地幫我算出每一則事件的真實機率。於是你可以藉此鍛鍊你心裡的那把尺，在下次預估機率時，估得更精準一點。
最後問一個前陣子我去演講時被問到的機率問題：和好朋友愛上同一個女孩的機率，與兩個陌生人愛上同一個女孩的機率，哪一個比較高？
如果你有想法的話，歡迎到「數感實驗室」粉絲頁告訴我們。
本文摘自《是湊巧還是機率？》導讀，原文標題《磨練你心中的那把尺》臉譜出版。
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