第 4 页(1 / 4)

加入书签 本章报错

科学发现的逻辑强烈推荐:

潜在证伪者类是无຀限类。直觉的“较多”和“较少”,不要任何特殊保证条件就可应用于有限类,却不能同样地应用于无限类。

9.为什么方แ法论决定是不可缺少的

波珀与《科学现的逻辑》

一种二择一的结构可以是有规律的,或者它也可能ม是多少不规则的。下面我将更周密地研究某些有穷二择一的这种规律性或不规则性。

55.有穷序列的n-自由á度

让我们以有穷二择一α为ฦ例,它由á一个个1้和0่组成,有规律地排列ต如下:

α1้10่0110่0่1้10่0110่0……在这种二择一中,我们有均等的分布,即1和0่的相对频率是均等的。如果我们用“f”1”示性质1้的相对频率,用“f”0”示性质0่的相对频率,我们可写:

1้αf”1=αf”0=1้2

现在我们从α中选择在α序列ต内具有直接接在1้后面的邻域性质的所有项。如果我们用“β”表示这种性质,我们可称为ฦ所选子序列“α·β“。它有这样的结构:

α·β10101้01้0่10……

这个ฐ序列又是具有均等分布的一种二择一。而且,1和0่的相对频率都没有变化;即

2α·βf”1=αf”1้;α·βf”0=αf”0

用第53节采用的术语,我们可以说二择一α的主要性质不受根据性质β作的选择的影响;简言之,α不受根据β作的选择的影响。

由á于α的每一个元素或具有性质β即是1的后续者或是0的后续者,我们可用“”表示后一性质。如果我们现在选择具有性质的元素,我们得到这样的二择一:

α·01้01010101้0่……

这个序列离均等分布稍有偏差,因为它的始末都是0่因为ฦ均等分布a本身以“0่’0”结尾。如果aທ有2000个元素า,那么α·将有500个0,只有4๒99个1。这些离均等分布或其他分布๧的偏差只是因第一个元素或最后一个ฐ元素า而引起的,可通过使序列足够长而使这些离差ๆ变得如我们喜欢的那么小。由于这个ฐ理由在下面我们将置这些偏差ๆ于不顾ุ;尤其是我们研究的是无穷序列,在那ว里这些离差ๆ就消เ失了。因此,我们说,二择一α·β有均等的分布,并且二择一α不受有性质的元素的选择的影响。结果,α,或更确切地说,α的主要性质的相对频率都不受根据β和根据作的选择的影响;所以我们可以说,α都不受根据直接先行者的性质所作的每一种选择的影响。

显然,这种无຀影响是由于二择一α结构的某些方面所致;这些方面可把α与其他二择一区分开来。例如,二择一α.β和α.并非不受根据先行者的性质所作的选择的影响。

现在我们可以研究二择一α,看看它是否也不受其他选择,尤其是根据一对先行者的性质所作的选择的影响。例如,我们可从α中选择那ว些是一对1,1的后续者的所有元素。并且我们马上看到α并非不受四种可能的对即1้,1;1้,0่;0่1้;0,0中任何一对后续者的选择的影响。在这些情况下,得到เ的子序列都没有均等分布๧;反之,它们全都由á不间断的块blo9s组成,即只由á1,或只由0组成。

α不受根据单个先行者作的选择的影响,但是并非不受根据成对先行者的选择的影响,这个ฐ事实可用主观理论的观点表述如下。关于α中ณ任何元素า一个ฐ先行者性质的信息,对于这个元素的性质问题是无关的。另一方面,关于元素า的成对先行者的性质的信息则是高度有关的;因为给定α据以建立的定律,它使我们能ม够预ไ测所讨论的元素的性质:关于元素成对先行者性质的信息,可以说给我们提供演绎出预ไ测所需的初始条件。aທ据以建立的定律要求一对性质作为初ม始条件;因此就这些性质而言,它是“二维的”。详细说明一种性质仅是在成为复合时作为ฦ初始条件不充分时才是“无关的”。参阅第3๑8๖节。

我没有忘记因果性——原因和结果——概念与预测的演绎的关系是多么เ密切,同时我要利ำ用下列术语。以前๩作出的关于二择一α的断言:“α不受根据单个先行者作的选择的影响”,我现在用下列说法来表示ิ:“α不受单个ฐ先行者任何后效的约束”,或简言之,“α的自由á度为11้-free”。不像以前๩那ว么说α“不受或受根据成对先行者所作的选择的影响”,我现在说:“a不受或受成对先行者后效的约束”,或简言之,“α的自由度是不是2๐”。

用自由度为ฦ1้的二择一作为ฦ我们的原型,我们现在能够容易地建立也๣具有均等分布๧的其他序列ต,这些序列不仅不受一个ฐ先行者的后效约束,即像α一样自由á度为1,而且还不受一对先行者后效的约束,即自由度为ฦ2;此后,我们可以继续达到เ自由á度为3等等的序列ต。这样把我们引导到เ对下述是基本的一般概ฐ念。这就是不受直至某个ฐ数n的一切先行者后效约束的自由á度概念;或者如我们将要说的,n-自白度概念。更精确地说,我们称一个序列ต“自由度为ฦn”,当且仅当它的主要性质的相对频率是“n重无影响”,即不受根据单个先行者和根据成对先行者和根据三个一组的先行者……和根据n个一组先行者作的选择的影响。

自由á度为1้的二择一α可以用重复任何倍数的生成周期generaທtingperiod。

A110่0……

来建立。同样我们获得具有均等分布的自由度为2的二择一,如果我们把

B101110่0่0……

作为ฦ它的生成周期,自由á度为ฦ3๑的二择一从生成周期

cນ1้0่11้000011้11้0่100่……

中获得,而自由度为4๒的二择一从生成周期

d01้10่00่1้1101010่0่10000่01้011111้00่1้1……

中获得。将会看到:面临一个ฐ不规则序列ต的直觉印象随它n自由á度的数n的增长而越强烈。

具有均等分布的一个具n自由á度的二择一的生成周期必须包含至少2๐n+1้个元素,作为例子给定的周期,当然可以开始于不同的位置;c例如可从它的第四个ฐ元素า开始,于是我们获得的不是c,而是

c’10่00่0่11110่10่01้01้……

有使序列的n-自由á度不变的其他变换。为每一个数目n建立n-自由度序列生成周期的方แ法则在别处描述。

如果我们把下一生成周期的最初ม的n个元素加在一个自由度为n的二择一上,于是我们得到เ一个ฐ长度为2๐n+1้+n的序列ต。除了其他性质外,这个序列ต还有以下的性质:n+1้个0和1้的每一种排列,即每一个可能的n+1个ฐ组,至少在其中生过一次。

5๓6.节段序列二项式的第一形式

给定一个ฐ有穷的序列ตα,我们称由n个ฐ连续元素组成的α的子系列ต为‘’α的n长度节段”;或更简单地说,“α的n-ๅ节段”。如果除了序列α以外,还给定某个定数n,那么我们能够把α的n-节段排列ต在一个序列中——α的n-节段序列ต。给定一个序列α,我们就可以从α的最初的n个ฐ元素า的节段开始这种方แ式,建立一个新的序列ต,即α的n-ๅ节段序列。其次是α的2到n+1的元素า的节段。一般地说,我们把α的从x到x+n-1้的诸元素า组成的节段看作新序列ต的第x个元素。如此获得的新序列ต可称为ฦ“α的交迭n-节段overlappingn一segments序列ต”。这个名称表示ิ,新า序列ต的任何两ä个连续元素即节段以这种方式交迭;使它们共有原先序列ตα的n-1元素า。

现在我们通过选择可以从一个ฐ交迭节段的序列中ณ,获得其他序列,尤其是毗邻๑n-节段adoiningn-segments的序列ต。

一个毗邻n-节段序列只含这样一些n-节段,它们在不交迭的α中,互相直接接续。例如开始也๣许是原先序列α的编号为1้至n的元素的n-ๅ节段,续在后面的是n+1至2๐n,2๐n+1至3n如此等等的元素的n-节段。一般来说,一个毗邻节段的序列将以α的第k个元素开始,而它的节段将包含α的编号为直至n+k-1้,n+k至2๐n+k-1,2n+k至3๑n+k-ๅ1้如此等等的元素า。

下面将用“αn”示ิα的交迭n-节段的序列,用“αn”示毗邻๑n-节段序列。

现在让我们更详细一点考虑交迭节段αn的诸序列。这样一种节段的每一个元素是α的一个ฐn-节段。我们可以把例如组成节段的n个一组的有序的0和1้看作是αn一个元素的主ว要性质。或者我们可以更为ฦ简单地把它的1的数目看作是这个元素不管1้和0的次序的主要性质。如果我们用“m”表示1的数目,则显然m≤n。

现在我们又从每一个序列αn得到เ一个ฐ二择一。如果我们选择一个ฐ特定的mm≤n,并将性质“m”赋予序列αn的正好有m个1้所以有n-m个0่的每一个ฐ元素,并且把性质“”非m赋予αn的所有其他元素的话。因此αn的每一个元素必定有这两ä个性质中的一个ฐ或另一个。

现在让我们再次设想,给定一个具有主ว要性质“1”和“0่”的一个有穷二择一。设1้的频率αf”1等于p,0的频率αf”0่等于q。我们设分布是不均等的,即p≠q。

现在让这个二择一α至少有n-1个ฐ自由á度n是任意挑选的自然数。于是我们可向下列的问题:性质m在序列αn中ณ出现的频率是多少?换言之,αnf”m的值是多少?

除了α至少有n-1个自由度外,我们什么也不假定,我们就能用初ม等算术解决这个ฐ问题。答案包含在下列公式中ณ:

1αnf”m=

“二项ำ”式1的右边是由ne9ton在论述有关别ี的问题时提出的有时称为ne9ton公式。我将称它为ฦ“二项式的第一形式”。

由于推导出了这个公式我就不再在有穷参考类内考察频率理论。这个公式将提供给我们一个ฐ基础来讨论随机公理。

57无穷序列ต频๗率的假说性估计

把为n-自由á度有穷序列获得的结果推广到用生成周期参阅第55节定义แ的n-自由度无຀穷序列是十分容易的。起着参考类我们的相对频率与此有关作用的一个ฐ无຀穷的元素序列可称为“参考序列”。它多少与vonmises意义上的“集合”相对应。

n-自由度的概念以相对频率的概念为前提;因为ฦn-自由度的定义แ要求不受影响——不受根据一定的先行者所作的选择的影响——的是一种性质在其中生的相对频率。在我们讨论有穷序列的定理中,我将暂时使用直到第64节相对频率极限值用f’表示概念代替有穷类的相对频率f”。只要我们把自己限于根据某个数学规则建立的参考序列ต,这个概念的使用就不会生问题๤。对于这些序列我们总可以确定相应的相对频率序列是否是收敛的。相对频๗率极限值概念只是在没有数学规则ท只有经验规则与例如钱卜序列ต有关的的序列的情况下才会引起麻烦;因为ฦ在这些情况下,极限值概念是未定义แ的参阅第51节。

建立序列的数学规则的一个ฐ例子如下:“序列α的第n个ฐ元素应该是0,当且仅当n可被4๒除”。它定义的无຀穷二择一是

α111011้1้0……

其相对频๗率的极限值αf’1=3/4;αf’0=1/4๒。借助数学规则用这种方法定义แ的序列ต我简称为“数学序列ต”。

与之ใ相对照ั,建立经验序列的规则是例如“序列α的第n个ฐ元素将是0่,当且仅当硬币๥9次掷猜出现反面时”。但是经验规则不一定总是定义随机性质的序列。例如,我应该把下列规则称为ฦ经验规则:“序列ต的第n个元素将是1,当且仅当第n秒从某个零时算起时,现摆p摆到เ这标记的左方时”。

这个例子表明有时——例如根据与摆有关的一些假说和测量——可用数学规则代替经验规则。用这种方แ法我们会找到一个ฐ数学序列,它以按我们的目的也๣许使我们满意,也许不能ม使我们满意的精确度接近于我们的经验序列。有可能ม我们的例子可用来建立这种可能获得一个其各种频๗率接近于那些经验序列ต的频率,在我们目前的情况下具有特殊的意义แ。

我把序列分为数学序列ต和经验序列时,我利用的是“内包”上的差别,不是“外延”上的差别ี。因为如果用“外延”方法,即用一个ฐ接一个地列举其元素า的方แ法使我们得一个ฐ序列--因此我们就只能ม知道它的一个ฐ有穷的片段,一个有穷的节段,不管它有多长——,那ว么就不可能根据这个节段的性质确定其一部分的序列是学序列还是经验序列。仅当给定一个建构规则ท——即“内包”规则—一时,我们就能ม判定一个序列是否是数学的还是经验数的。由于我们希๶望借极限值相对频率概念之ใ助处理我们的无穷序列,我们必须ี把我们的研究限于数学序列ต,实际上就是限于相应的相对频率序列ต是收敛的那些数学序列。这种限制ๆ等于引入收敛公理。与这公理有关的问题到第63๑-6๔6๔节再讨论,因为ฦ与“大数定律”一起讨论它们比较方แ便。

因此我们将只谈数学序列。然而我们将只谈那ว些数学序列:我们期望或推测它们就频率而言接近于具有似机遇或随机性质的经验序列,因为它们是我们的主ว要兴趣所在。但是期望或推测一个数学序列,就频๗率而言它接近于经验序列ต,不过是提出一个假说——一个关于经验序列频๗率的假说。

↑返回顶部↑

书页/目录

科学发现的逻辑