在日常生活里也好,在工程、科学、经济学、社会学里也好,我们常常会用一些经验上得来规则,帮助我们作猜估,英文里叫做rule of thumb大姆指规则。为什么叫做大姆指规则呢?一个不可靠的传说,在十六、七世纪,按照法律,丈夫可以用棍子打太太,但是他用的棍子的粗细不能大于他大姆指的粗细,用大姆指的粗细来作一个大约的估计,就是大姆指规则(Rule of thumb)这个名词的来源。让我再举几个例子:做衣服的裁缝有一个大姆指的规则,如果你先量度你大姆指的周围,那么你的手腕的周围是大姆指周围的双倍,你脖子的周围是手腕周围的双倍,你腰围是你脖子周围的双倍,所以,如果你大姆指周围是4吋,你的手腕的周围是8吋,你脖子的周围是16吋,你的腰围是32吋。日本消费电子产品的设计工程师说过,美国人手指的大小就跟日本人大姆指的大小差不多;还有,一个人身体全部皮肤表面的面积是他手掌的面积的100倍;一个人的手指越长他的指甲长得越快;如果你穿深颜色的衣服,看起来比较窈窕,浅颜色的衣服,看起来比较肥胖,穿直条纹的衣服比较窈窕,穿横条纹的衣服比较肥胖;还有,室内空调的温度如果提高1度可以省3%的能源,在一个普通大小的房间里,10个人在1小时之内会因为他们的体温,让房间的温度升高1度,假如你问这1度是华氏或摄氏呢?管它是华氏还是摄氏,反正这只是一个大姆指规则而已。

你把喂鱼的饲料丢到鱼缸里给鱼吃,假如5分钟之内,鱼不把饲料吃完,它们大概是已经吃得太饱了;在公路上开车,开冷气比打开窗户要节省能源,因为,以公路上开车的速度来算,打开窗户会增加风的阻力。麦当劳的顾客愿意走7分钟的路程去买一个麦当劳的汉堡,所以,2个麦当劳店之间的距离不要超过14分钟;燃烧10公升的汽油,会产生20公斤的二氧化碳;假如你可以选择什么时候去医院,作个检查或者动个小手术的话,不要选七月,因为这是新的实习医师报到的季节;假如您到理发店,您有2位男性的理发师可以选择,选头发剪得比较难看那一位,因为这2位理发师通常相互交换剪头发;假如有100人上网发表讨论消息和意见,大概是1个人写,10个人发表意见,剩下的89人只是看看而已。

除了大姆指规则之外,还有老太婆的故事(Old wife’s tales),但是,那是传说、迷信,不见得有什么科学计算的依据。例如说:眼睛跳、耳朵痒、打喷嚏,都是有人在想你,讲你的好话或者坏话;假如你一口气把生日蛋糕上面的蜡烛吹灭,你的生日愿望就会成真了。不过,有些迷信,也有一点出处和似是而非的理由,譬如说:在一把靠在墙壁上的扶梯底下走过会带来恶运,这可能有点道理,因为这把扶梯很可能倒下来打在你头上;胡萝卜可以增强你的视力,这是二次大战的时候英国人制造的谣言,那个时候,英国人已经发明了雷达作为一个秘密武器,但是他们骗德国人说英国的飞行员多吃胡萝卜,所以他们的视力特别好;还有,“An apple a day keeps the doctor away”每天吃一个苹果就不必去找医生了,当然,吃水果是有助健康,这个老太婆的故事,也许是种苹果的农夫们传出来的吧!

讲了许多大姆指规则和老太婆的故事,这些都是粗略的估计、猜想、传说,甚至是迷信。现在让我讲几个数学上跟朋友有关的严谨的定理。

第一个叫做「友谊定理」(Friendship Theorem),这个定理说:如果在一群人里,每二个人都有一个共同的朋友,而且只有一个共同的朋友,那么这群人里,一定有一个人,他是每一个人的朋友,这个定理说起来的简单,但是要一点数学才能够把它证明出来。

第二个叫做「八卦定理」(Gossip Theorem),有二个人每人都有点八卦新闻,假如他们要交换分享这些八卦新闻,他们二个人之间打一通电话就可以达到目的了。如果有3个人要交换共享八卦新闻,让我们叫这3个人A、B、C,A和B先通电话交换新闻,B再和C通一个电话,那么B和C都会知道全部新闻了,只要C再和A通一个电话,就完全达到目的了,所以一共要3通电话。4个人呢?4通电话,8个人呢?12通电话,10个人呢?16通电话,n个人呢?2n-4通电话,怎样安排通话,是相当简单的,但是要证明2n-4通电话是最小的通话数目,还得动点脑筋。

最后,是「兰西定理」(Ramsey’s Theorem),兰西定理说起来简单,可是推广了却是非常复杂的数学题目。

我们随便找6个人,每2个人之间的关系,也许是朋友或是陌生人,有一个定理说,在任何情形之下,或者有3个人,他们彼此之间都是朋友,或者有3人,他们彼此之间都是陌生人,假如,您对这个定理有兴趣的话,您可以做两件事,第一、您可以找到一个例子,当只有5个人的时候,这个定理是不成立的,第二、证明这个定理是正确的。让我们推广下去,我们随便找18个人,定理说,在任何情形之下,或者有4个人,他们彼此之间是朋友,或者有4个人,他们彼此之间是陌生人,同样地你可以找到一个例子,如果只有17人,这个定理是不成立的。再推广下去,随便找多少个人,在任何情形之下,或者有5个人,他们彼此之间是朋友,或者5个人,他们彼此之间是陌生人呢?那是多少个人呢?这个题目在过去五、六十年,数学家还没有找到答案,他们只知道是43~49之间。如果,我们再推广,问随便找多少个人,在任何情形之下,有6个人,他们彼此之间是朋友,或者有6个人,他们彼此之间是陌生人,这个问题就更更复杂了。

祝您有个平安的一天,我们下周再见!

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