國立高雄大學統計學研究所
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:::心在南方  
主題:假設與檢定(一)
發表者:黃文璋 Email:huangwj@nuk.edu.tw 日期:2014/1/20 上午 11:19:50

1 前言

數學裡常提出命題,然後證明該命題為真,或證明該命題為偽。即在某些假設下,推導出某結果成立。命題中的假設是不必證明的。例如,假設有一直角三角形,則兩股平方和等於斜邊平方,這即畢氏定理。不必懷疑該三角形是否真有一直角,對於所給的假設,接受便是。而且,即使量測一萬個直角三角形,發現的確兩股平方和等於斜邊平方,離完成證明,仍差十萬八千里。事實上,連一個直角三角形都不必去量測三邊,所須做的,是依數學程序,導出對一般的直角三角形,兩股平方和等於斜邊平方。另外,除非證明過程中有錯誤,否則一旦證出來,便不可能找到反例。

現在科技發達,拍電影時,要什麼有什麼,早期可沒這麼方便。劇本裡說“有片雲從山那邊飄過來”,輕描淡寫的一句話,但拍攝時,卻可能晴空萬里,連一絲雲也無。為了電影中才出現一下子的那片雲,得苦等半天,所謂等雲到,見吳菲及李建銓譯(2012)一書。另外,劇本裡若有個令人不敢逼視的美女,就得找到恰當的人來飾演。曾有某著名女星,預定接演電影劇“神鵰俠侶”中之小龍女一角,不料消息才剛曝光,便頻遭網友圍剿,炮轟她身材胖、臉又圓。還有人說“神鵰背得動這麼胖的小龍女嗎?”總之就是認為她一點都不適合擔綱此角色。網友力量大,製作人不得不替該演員緩,說其實她真的不胖,只是比較沒下巴,臉看起來才會圓。”劇本乃為拍攝而寫,要能執行,因此不能太離譜。至於數學裡的假設,就相當自由了,根本不必在意眼見為實。既然無須被檢驗,那可否胡亂假設?也不是不行。而且如果假設不真,則可得到任意的結論。例如,若3=4,則三角形有五個邊,此命題便為真。三角形怎會有五個邊?3都可以等於4了,還有什麼不行?事實上,此處用到邏輯裡“若pq”,與“若非q則非p等價。上例亦說明,對那些指鹿為馬者,人們何以特別防備,因知道在那些人心中,沒有什麼不可以。

數學裡有時也會給定假設,然後去解一些問題。例如,設汽油一公升可行駛12公里,問20公升可行駛幾公里?你知道當然是240公里。只要是純數學的問題,便不會被挑戰。但若這是一真實的情況,即某廠牌汽車商,宣稱汽油一公升可行駛12公里,則說不定便有消費者,因注意到每公升根本行駛不到12公里,而懷疑廠商有誇大之嫌。因此一公升汽油可行駛幾公里廠商不可胡亂假設,一定要有所本

生活裡並非僅有數學,數學裡12就是12,永不會改變。只是我們所處,乃一隨機世界。一公升汽油究竟可行駛幾公里,不要說對同一輛車,並非永為定值。就算是新車,亦不見得每部都相同。一公升汽油能行駛的里程數,是會變動的。就是這樣,在隨機世界中,那些是真,那些是偽,常難以判定。你要真相?真相只有天曉得。幾乎可說,一切都是假設,只是有些假設能接受,有些難以接受。本文便是要討論如何假設,及在怎樣的情況下,假設可被接受,或被棄卻的問題。

2 證實

在蕭敬騰(1987-)那首奮不顧身中,有底下一段歌詞:

我用我的生命愛你,不讓尖銳的世界傷害你

不懂花言巧語的人,

我愛你,往往來不及證明。

寫歌詞者邏輯不差,因其實並非來不及證明,而是“愛”根本無法證明,遂只好以不懂花言巧語、來不及,做為搪塞。眾所周知,世上很多事不知該無法證明。例如,在莊嚴的教堂裡,主持婚禮的牧師,可不是問新娘“你確定這個男人是你的真命天子嗎?”而是問“你願意接受這個男人為你的丈夫嗎?”至於願不願意,不就是看標準訂多高?標準若設太高,接受不易。一旦標準降低,便容易接受了。人生乃充滿妥協,很多時候,雖不滿意,卻也只能接受。

數學中處處是證明,科學裡則講證實例如,不時會看到標題如下的新聞報導“德國科學家證實,喝綠茶可以減肥。”科學家並未宣佈喝綠茶可以減肥已得到證明,這大概不易證明,而是說證實可以減肥。類似的原理,科學家若經一套合理的取樣過程,及一合理的判定過程,逕予宣佈“證實直角三角形兩股平方和等於斜邊平方”,並無不可。但證實畢竟不是證明,數學家對這類實,即使不嗤之以鼻,通常不會有太大興趣。

有些證實的確為真,有些後來有人提出結論迥異的證實,有些則一直令人半信半疑。底下將看,科學家到底如何證實。

參考文獻

1. 吳菲及李建銓譯(2012). 等雲到:與黑澤明導演在一起的美好時光(野上照代原著)漫遊者文化事業股份有限公司,台北市

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