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所以,假如我们仅仅以科学陈述的形式的或逻辑的结构作为经验科学的特征的话,我们就将不能从经验科学中ณ排除那种流行的形而上学,这种形而上学是把一个ฐ过时的科学理论格高为ฦ不可辩驳的真理的结果。

所以,假如我们仅仅以科学陈述的形式的或逻辑的结构作为经验科学的特征的话,我们就将不能从经验科学中ณ排除那ว种流行的形而上学,这种形而上学是把一个过时的科学理论格高为不可辩驳的真理的结果。

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。

5๓5.有穷序列ต的n-ๅ自由度

让我们以有穷二择一α为ฦ例,它由一个个ฐ1้和0组成,有规律地排列如下:

α11้0011้0่01100่11้00……在这种二择一中,我们有均等的分布๧,即1和0的相对频率是均等的。如果我们用“f”1้”示性质1้的相对频๗率,用“f”0่”示ิ性质0่的相对频率,我们可写:

1αf”1=αf”0่=12

现在我们从α中ณ选择在α序列内具有直接接在1后面的邻๑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·β101้010่1010่……

这个ฐ序列又是具有均等分布的一种二择一。而且,1้和0่的相对频๗率都没有变化;即

2α·βf”1้=αf”1;α·βf”0=αf”0

用第5๓3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。

由于α的每一个ฐ元素า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·0่101010่10่1้0……

这个ฐ序列离均等分布稍有偏差ๆ,因为它的始末都是0因为均等分布aທ本身以“0่’0”结尾。如果a有2๐00่0่个ฐ元素,那么เα·将有500个0่,只有499个1。这些离均等分布๧或其他分布的偏差ๆ只是因第一个元素或最后一个元素而引起的,可通过使序列ต足够长而使这些离差变得如我们喜欢的那么小。由于这个理由在下面我们将置这些偏差于不顾;尤其是我们研究的是无穷序列,在那里这些离差就消失了。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แ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ณ选择那些是一对1้,1的后续者的所有元素。并且我们马上看到เα并非不受四种可能的对即1้,1;1,0;01้;0่,0中任何一对后续者的选择的影响。在这些情况下,得到的子序列都没有均等分布๧;反之,它们全都由不间断ษ的块bຘlo9s组成,即只由1,或只由0่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,这个事实可用主ว观理论的观点表述如下。关于α中任何元素一个ฐ先行者性质的信息,对于这个元素า的性质问题是无关的。另一方面,关于元素的成对先行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,它使我们能够预ไ测所讨论的元素า的性质:关于元素า成对先行者性质的信息,可以说给我们提供演绎出预测所需的初ม始条件。aທ据以建立的定律要求一对性质作为ฦ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为初始条件不充分时才是“无关的”。参阅第38节。

我没有忘记因果性——原因和结果——概ฐ念与预测的演绎的关系是多么密切,同时我要利ำ用下列ต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ต说法来表示:“α不受单个先行者任何后效的约束”,或简言之ใ,“α的自由á度为11-fr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á度为1的二择一作为我们的原型,我们现在能够容易地建立也具有均等分布的其他序列,这些序列不仅不受一个先行者的后效约束,即像α一样自由度为1้,而且还不受一对先行者后效的约束,即自由á度为2;此后,我们可以继续达到自由度为3等等的序列ต。这样把我们引导到对下述是基本的一般概念。这就是不受直至某个数n的一切先行者后效约束的自由度概ฐ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ฐ序列ต“自由á度为n”,当且仅当它的主ว要性质的相对频率是“n重无຀影响”,即不受根据单个ฐ先行者和根据成对先行者和根据三个ฐ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ฦ1้的二择一α可以用重复任何倍数的生成周期generatingperiod。

A๥1100……

来建立。同样我们获得具有均等分布๧的自由度为2๐的二择一,如果我们把

B๦101้11้000……

作为它的生成周期,自由á度为ฦ3的二择一从生成周期

c1011000่0่11้1้1010่0……

中获得,而自由á度为4的二择一从生成周期

d011้00่0111้01้0่1้0่0100่000่101111้10่0่11……

中ณ获得。将会看到:面临一个不规则序列ต的直觉印象随它n自由度的数n的增长而越强烈。

具有均等分布的一个具n自由度的二择一的生成周期必须ี包含至少2n+1้个元素า,作为ฦ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个元素า开始,于是我们获得的不是cນ,而是

c’1้00่0่0111101้0่0่10่1……

有使序列的n-ๅ自由度不变的其他变换。为ฦ每一个数目n建立n-自由á度序列生成周期的方法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ฦn的二择一上,于是我们得到一个长度为ฦ2n+1+n的序列ต。除了其他性质外,这个ฐ序列还有以下的性质:n+1้个0和1的每一种排列,即每一个ฐ可能的n+1个组,至少在其中ณ生过一次。

56.节段序列ต二项ำ式的第一形式

给定一个有穷的序列α,我们称由n个连续元素组成的α的子系列为‘’α的n长度节段”;或更简单地说,“α的n-节段”。如果除了序列α以外,还给定某个ฐ定数n,那么เ我们能够把α的n-ๅ节段排列在一个ฐ序列ต中ณ——α的n-节段序列。给定一个ฐ序列ตα,我们就可以从α的最初的n个元素的节段开始这种方แ式,建立一个新า的序列,即α的n-节段序列。其次是α的2到n+1้的元素的节段。一般地说,我们把α的从x到x+n-1的诸元素า组成的节段看作新า序列的第x个元素。如此获得的新า序列可称为“α的交迭n-ๅ节段overlaທppingn一segments序列ต”。这个名称表示ิ,新序列的任何两个连续元素า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ต中,获得其他序列ต,尤其是毗邻n-ๅ节段adoiningn-segments的序列。

一个毗邻๑n-ๅ节段序列只含这样一些n-节段,它们在不交迭的α中ณ,互相直接接续。例如开始也许是原先序列ตα的编号为ฦ1้至n的元素า的n-节段,续在后面的是n+1้至2n,2n+1至3๑n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-1,n+k至2๐n+k-1,2๐n+k至3n+k-1้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ต,用“αn”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ต。这样一种节段的每一个元素是α的一个n-节段。我们可以把例如组成节段的n个一组的有序的0่和1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ฐ元素า不管1้和0的次序的主ว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αn得到一个二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1所以有n-m个ฐ0่的每一个ฐ元素,并且把性质“”非m赋予αn的所有其他元素า的话。因此αn的每一个元素必定有这两个性质中的一个或另一个。

现在让我们再次设想,给定一个ฐ具有主要性质“1้”和“0”的一个有穷二择一。设1的频๗率αf”1等于p,0的频率αf”0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-1้个自由度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αn中出现的频๗率是多少?换言之ใ,αnf”m的值是多少?

除了α至少有n-1个ฐ自由á度外,我们什么也๣不假定,我们就能ม用初ม等算术解决这个ฐ问题。答案包含在下列公式中:

1αnf”m=

“二项”式1้的右边是由ne9๗ton在论述有关别ี的问题๤时提出的有时称为ฦne9ton公式。我将称它为“二项式的第一形式”。

由á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ฐ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频率的假说性估计

把为ฦn-自由度有穷序列ต获得的结果推广到用生成周期参阅第55๓节定义的n-自由á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个无຀穷的元素序列ต可称为“参考序列ต”。它多少与vonmises意义แ上的“集合”相对应。

n-自由á度的概念以相对频๗率的概念为前๩提;因为n-自由度的定义要求不受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เ第6๔4๒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ฐ数学规则建立的参考序列,这个ฐ概念的使用就不会生问题๤。对于这些序列ต我们总可以确定相应的相对频率序列ต是否是收敛的。相对频๗率极限值概念只是在没有数学规则只有经验规则ท与例如钱卜序列有关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个例子如下:“序列α的第n个ฐ元素应该是0่,当且仅当n可被4除”。它定义的无穷二择一是

α11้101้110……

其相对频率的极限值αf’1=3๑/4๒;αf’0=1้/4๒。借助数学规则ท用这种方法定义的序列我简称为“数学序列”。

与之相对照ั,建立经验序列的规则是例如“序列ตα的第n个元素า将是0,当且仅当硬币9๗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ต。例如,我应该把下列ต规则ท称为经验规则:“序列的第n个元素า将是1,当且仅当第n秒从某个零时算起时,现摆p摆到这标记的左ุ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方法我们会找到เ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一个其各种频率接近于那ว些经验序列的频๗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ๆ别ี。因为如果用“外延”方法,即用一个接一个地列举ะ其元素的方法使我们得一个序列ต--因此我们就只能知道它的一个有穷的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ຖ分的序列ต是学序列ต还是经验序列ต。仅当给定一个建构规则ท——即“内包”规则—一时,我们就能判定一个序列ต是否是数学的还是经验数的。由á于我们希望借极限值相对频๗率概ฐ念之助处理我们的无穷序列ต,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๗率序列是收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6๔3-6๔6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ต。然而我们将只谈那ว些数学序列ต: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ฐ数学序列,就频率而言它接近于经验序列,不过是提出一个假说——一个ฐ关于经验序列频率的假说。