秩序的形状Shapes of Order

随机如何堆出秩序

高尔顿钉板

放下一批小球,看它们撞过钉子,在底部堆出什么形状。

  • ○ 直觉
  • 随机
  • 概率
  • 随机
  • 中心极限定理
  • 二项分布

看小球一路撞上钉子,底部自己堆出钟形曲线

∴ 一句话

每个小球走的都是纯随机的路,几千次随机的总和却精确贴在一条可以预先写出的曲线上 —— 这就是中心极限定理。

∵ 为什么

每根钉子是一次独立的抛硬币:向左还是向右。第 k 个槽收集的,恰好是撞完所有钉子后向右 k 次的小球,所以每个槽里球的数量服从二项分布 B(n, p)。行数一多,二项分布就逼近正态曲线(棣莫弗–拉普拉斯定理,中心极限定理最早的样子)。把偏置 p 拉到 0.7,理论曲线的中心跟着移到 np、宽度变成 √(np(1−p)),直方图会肉眼可见地歪过去 —— 但始终贴着那条曲线。