本帖最后由 mrz 于 2017-9-26 13:35 编辑
前阵子看了根据数据谈户外安全的帖子,觉得有意思,我也凑个热闹。
著名数学家,物理学家,哲学家,牛津大学教授 Penrose认为除了唯物论,唯心论之外,或许应该也考虑一下数学论的可能。根据他的说法,为什么人类不断发现的宇宙奥秘都可以用数学描述,是不是整个宇宙只是数学的衍生品?
数学确实挺神奇的,爱因斯坦100年前用数学推导出广义相对论,最近科学家终于以实验手段侦测出他的数学所预测的引力波。相对论里的时间拉长,距离缩短现象,以及量子力学里的一些现象,基本违反常理,匪夷所思,但数学可以正确推导。
举量子力学为例,咱人类习惯的感知都是宏观现象,而量子力学研究的世界是微观的,是光子、电子之类小东西的世界,它们的微观行径咱们无法感知,但通过聪明的实验手段,可以测量出来。可有了实验数据后更麻烦了,因为实在太怪了,宏观理论无法解释。比方说,咱们知道镜子反射光线的现象,一束光射到镜子上时会被反射出去,并且入射角等于反射角。如果把原来反射光线的镜面部分涂黑,是不是光线就不被反射了?实验结果,有些光线仍然被反射到同一个地方。这是不是在告诉我们,个别的光子是到处乱跑的,具体跑哪儿是个概率问题,并不是都集中照射的一点,它在镜面的任何一部分都可能被反射,并且入射角和反射角无关。聪明的科学家通过数学(有用概率、统计数学的),解释了实验的结果。几十年来,量子世界的奇怪现象都是用数学解释的,科学家们也一直不断寻找一些常人能理解的哲学含义,但至今没有定论。
那么司马台某年摔死一人,咱们能从数学中窥探到什么宇宙奥秘?
如果只有某一年的数据,我不知道数学能告诉咱们什么。但如果有很多类似的地方,记录了多年的数据,那起码咱们能通过数学,了解这类意外的一些性质,这样的事确实有人做了。
清末一位生于圣彼得堡的俄罗斯统计学家Bortkiewicz,大学毕业后移居普鲁士当教授。他研究普鲁士陆军士兵死于马踢意外事故的统计数据时,发现这种似乎毫无规律的随机事件隐藏了一个数学规律,即概率学里的Poisson分布。(Poisson生于乾隆在位期间,死于第一次鸦片战争年间,是人类一位重要的数学家和物理学家。)
20年、14个陆军旅的马踢意外死亡记录
统计数字和数学推导数字的比较
统计数字和数学推导数字的比较
Bortkiewicz马踢意外的统计研究成了Poisson分布最著名的第一个应用实例,这个数学规律,以及其他很多概率、统计学里研究出的数学规律,都是现代很多基于科学的行业所广泛使用的,可以说和咱们的生活息息相关。
事故发生率的研究其实挺复杂,纯粹随机性的事件吻合Poisson分布,但其他事件有另外的数学模型解决。当统计手段不够发达时,数学模型推算的比统计的结果更可靠,举例来说:
联合国世界卫生组织每年出一份全球公路安全现状报告(世界卫生组织官网可以下载),内含世界上一百八十个国家的公路事故死亡人数。统计数据由各国政府通报,另外联合国专家再会同各国专家协调处理。由于个别国家统计方法未达到联合国标准,或是统计工个作相对落后, 各国所报的数据不能简单地拿来比较。以死因归类为例,事故发生18个月后因伤不治死亡应归类于道路死亡,但很多国家无此数据,有100个国家仅做到事故后30天内的死因跟踪,虽然这已代表近年各国统计工作的进步趋势。
于是专家采用数学模型,根据经济发展程度、道路运输因素、道路使用、安全法规与执法、医疗设施情况等有关数据,算出各国的公路死亡人数,这样各国的数据就有可比性了。以2015年的报告(2013年的数据)为例,发达国家的通报数据和推算数据相差不大,也有直接认定通报数字的,如法国和俄罗斯。其他国家差距较大,比方说印度通报死亡人数为137,572,推算人数为207,551;巴基斯坦分别为9,917和25,781,中国分别为62,945和261,367。
拿推算数字除以人口总数得出当年每10万人中死于公路意外的数字,这个数字就有很好的可比性,事实也证明国情、法律、交通、医疗各方面措施较规范到位的国家,平均死亡数字较低。比方说英国每10万人死2.9 人,德国4.3人,日本4.7人,法国 5.1人,美国10.6人,印尼 15.3人,印度 16.6人,中国18.8人,俄罗斯 18.9人。
绕了一圈我回来说一下户外事故的死亡统计。
美国高山俱乐部从1943年开始,每年统计并分析北美(美国和加拿大)发生的意外事故(仅含技术攀登,如攀岩,攀冰,攀爬雪山的,不含山地徒步或其他一般户外活动的),70多年来积累了很多宝贵的经验教训和统计数据。比方说2013年的数据显示,在经常从事攀登运动的30万人群中,死亡人数为25,相当于每10万人8.3人。比起40年前,1974年的1,500总人群中31人死亡(每10万人2,066人),情况好很多。
假设美国的攀爬意外死亡和以上所说的北美数字一样,都是8.3,而美国公路意外死亡 为10.6,看起来攀爬“似乎”比公路交通更安全。这个结论和多数人的直觉有很大冲突,虽然这个结论并不完全科学,但比起“直觉”要科学多了。
我们知道,美国高山俱乐部数据的可靠性无法和联合国的相提并论(特别是“经常从事攀登运动”的人数统计很困难),因此不能拿来和公路安全数字做比较,但把两个数字放在一起或许还是有点意义的。起码它告诉咱们,在没有更全面的统计数据或科学研究之前,说话不要太绝对。
至于说国内的户外安全,我毫无统计数据,只好完全闭嘴不说话了。
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