假設在你住的地方,一年到頭經常有機會被雷打中。如果這機會很平均:每一天之中,被打中一次的機會均等,而機率是每個月平均有一次。今天星期一,你家被雷打中了,那「下一次」,你家再被落雷打中的時候,會在哪一天?
答案是「明天」,星期二。當然這個機率並不大;換算成數字就差不多是0.03(即一個月一次)。那請再想想,後天星期三被落雷擊中的機率會是多少?若要讓你家在星期三被落雷打中,前提要發生兩件事。一是落雷必須在星期三擊中你的房子,這機率是0.03;其次,落雷沒有在星期二擊中你的房子,否則星期二就是發生第二次雷擊的日子,而不是星期三。要計算這機率,你必須用落雷不會在星期二擊中房子的機率(0.97也就是1-0.03)乘以落雷在星期三擊中房子的概率(0.03),得出的結果是0.0291,比星期二遭受雷擊的概率略小。那麼,星期四會怎麼樣?如果星期四是第二個遭受雷擊的日子,其機率是,星期二不會遭到雷擊(0.97)或者星期三不會遭到雷擊(也是0.97),但是一定要在星期四遭到雷擊,所以機會是0.97x0.97x0.03,結果是0.0282。
星期五呢?星期五成為第二個被落雷擊中的日子的概率是0.97x0.97x0.97x0.03,或者是0.0274。日子隔得愈遠,落雷降下的機率就愈低(0.03…0.0291…0.0282…0.0274),因為如果每一天的隔天要有落雷降下,那降雷前的每一天都不能出現落雷,而不能出現落雷的天數愈多,連續不落雷的機率就愈低。確切地說,落雷機率會呈指數性下降,降低的速度會愈來愈快。也就是說,30天後,出現落雷的機率是0.9729x0.03這麼低,只比1%高一點。
跟直覺想的不一樣
幾乎沒有人算對這個問題。我向100名路人發出問卷,題目上特別強調「下一次」,以免大家漏看。其中有67位選了「每天的落雷機率相同」。雖然直覺上這個答案很有說服力,但卻是錯誤的。如果下次落雷的日子落在任何一天的機率一樣高,那1000年後那一天的落雷機率,會跟一個月後那一天的一樣高。這不就等於說,你家在未來1000年不被電打中的機率,跟未來一個月內一樣高嗎?
在其他回答問卷的人中,19人選了落雷會在一個月後發生的選項。100個人中只有5個人正確地猜出答案是「明天」。雷擊這個統計概率就是「卜瓦松分布」的原型。
(待續)