猴子能打出《莎士比亞全集》？
今年恰逢猴年，這一期的思想實驗就讓我們來談談猴子。
在科學界一直有一個這樣的猜想，讓無數只猴子坐在打字機前隨機敲擊鍵盤，如果不限定時間，那麼它們總有一天會打出一部《莎士比亞全集》。簡單地說，在無限的時間面前，當按鍵次數達到無窮時，猴子也幾乎必然能夠打出任何給定的文字。
你信么？
「猴子與印表機」情景重現
如果你看過美國動畫《辛普森一家》，那麼這個場景對你來說可能並不陌生。在《辛普森一家》中有一個這樣的場景——資本家Mr. Burns把Homer帶到他的豪宅中，宅邸的一個房屋裡正好有一千隻猴子正在一千台印表機前打著字，Mr. Burns拿起其中一隻猴子打出的字句，發現那上面寫著：It was the best of times, it was blurst of times（原句是狄更斯的It was the best of times, it was worst of times）。雖然猴子拼錯了其中一個單詞，但是它好歹寫出了一個近乎完整的句子。那麼，無限只猴子是否真的能如思想實驗和動畫上所演繹的，能打出莎士比亞的著作呢？
無限猴子定理本身的概念並不複雜，但實際上卻難以實現。因為，我們既難讓猴子乖乖地坐在打字機前，也無法實現「時間無窮、次數無限」的條件。
然而有意思的是，2003年，一些英國師生嘗試著進行了一次真實的「猴子與印表機」的實驗。他們在動物園的猴籠里放進一台連著鍵盤的電腦，籠中有6隻短尾猴。在隨後的一個月時間裡，這6隻短尾猴在胡亂擺弄電腦的過程中，還是打出了長達5頁紙的文字，不過最後它們打爛了鍵盤，還在鍵盤上撒尿。據說，這段「猴文」中出現得最多的字母是「S」，此外還有少量其他字母，如A、J、L和M穿插其間。參與試驗的科學家不無調侃地說：「很顯然，英語並非它們的母語！」
如此說來，要讓猴子打出莎士比亞全集似乎是不可能的了。
百萬猴子測試
但有些學者卻並不肯就此罷休。
2011年，美國一個程序員進行了一項「百萬猴子測試項目」。他利用開放軟體Hadop設計出數百萬隻虛擬猴子（這些「猴子」其實是小型計算機程序），然後把它們配置於EC2雲端計算機系統。隨後，「猴群」開始鍵入字母。計算機程序在那堆隨機字母中，以9個字母為一組，逐一檢閱。一旦發現當中有字母組合符合莎士比亞作品用詞，便會將之插入有關作品的資料庫中以便重組成章，無用字元串則馬上剔除。
該項目在不到一個月的時間裡，便已隨機生成和檢查了5.5萬億可能的組合。在歷時一個半月之後，虛擬猴子「打出」了莎士比亞全部作品。不過，一些人認為，這個測試項目並不是真正的無限猴子試驗，研究者只是讓百萬個計算機程序隨機產生出的單詞與莎士比亞作品中的單詞匹配，既不是匹配整部作品，試驗的主體也不是猴子。而如果真要讓一隻猴子複製出莎士比亞作品的話，所需要耗費的計算量和時間應當是難以想像的。沃里克大學數學系教授表示，「要猴子依序無誤地鍵入完書，可能需要和宇宙形成一樣久遠的時間」。
給隨機一個限定
讓我們暫且拋開「不解風情」的猴子，就這個思想實驗的本質，看看基於「無限」的其他嘗試能給我們什麼啟發。
近來，一個名為「口袋妖怪紅版」的遊戲在知名線上直播網站中進行了一項有意思的直播實驗。遊戲的主人公名為「RED」，玩家需要操控它越過一道道障礙，穿過一個個迷宮，最後方能通關。此前，能夠完成通關的玩家少之又少。這次，設計者別出心裁，決定利用玩家的集體參與共同通關。他們舉行了一次別開生面的網路直播，不僅如此，所有觀看直播的觀眾都可以決定「RED」該怎麼行動。觀眾們只要在聊天室里打出上（U）、下（D）、 左（L）、 右（R）、 確定（A）、 取消（B），就能讓遊戲里的角色依照對應的指令行動。
按理說，當同時參與遊戲的人數足夠多，指令行動足夠豐富全面的時候，RED最後總能找到一條通關的路徑。但事實卻並非如此。
在頻道推出不滿一周後，累計吸引了2000萬人次點擊，同時在線觀看的人數也高達10萬人。人人都想輸入指令去操縱主角的動作。甚至因為同時下指令的人太多，造成指令往往會延遲近一分鐘。這樣也間接造成了所有操控者輸入的指令經常互相抵銷彼此矛盾。甚至往往遊戲角色想前進一步，都需要幾十分鐘。不論是理性想通關的玩家還是隨性惡搞的玩家，他們的指令效果都可以看作是近似隨機分布的。顯然，照此下去，想要通關幾乎是不可能了。
然而，這個看似無法通關的遊戲，卻在玩家進一步引進「民主」模式後有了進展。玩家決定，每20秒鐘對所有觀眾的指令進行一次匯總，並採用多數觀眾選擇的行為模式。之後，遊戲主角奇蹟般地突破了一關又一關，闖過了一個又一個迷宮，雖然這期間也經歷了幾千次失敗的嘗試。最終，在遊戲上線16天7小時48分鐘之後，遊戲主角Red的冒險之旅達到尾聲，遊戲成功通關。
這個實驗其實與無限猴子頗有些相似。設計者都認為，只要樣本數目足夠大、時間足夠長，那麼從中一定能產生一個小概率事件。但就像在闖關遊戲中，如果不進行一些程序上的人為優化和控制，那麼無序的狀態則很難改變。因此，設計者引入了「民主模式」，也就是說，這個遊戲必須在理性玩家多於隨性玩家的前提下才能通關。
同理，就前人做過的實驗來看，猴子也幾乎不可能在完全自然和隨機的狀態下敲出《莎士比亞全集》。除非研究人員給隨機一定條件的限制，比如：猴子按下所有字母加空格的機率相等（1/27），而在此基礎上，常見的字母（母音）又有更高的出現機率等等。否則，則很難避免幾乎全篇都是「S」的狀況發生。
「猴子與印表機」的寓言不僅僅只是「猴子能否列印出《莎士比亞全集》」那麼簡單，由此推論下去，我們的宇宙如此宏偉莊嚴、秩序井然，智慧生命的誕生更是精美絕倫，而這一切都是從宇宙最初無序亂飛的光子中逐漸誕生出來的，這樣的無序混亂為什麼能自發生成如此美妙的宇宙呢？難道真的有一個宇宙設計者存在嗎？正是有一個這樣的全能設計者，給我們的宇宙賦予了一系列的物理定律，限定了宇宙的發展方向，才使得宇宙變成今天這個樣子，才使得智慧生命出現。
宇宙是否經過設計，這是一個關乎我們生存命運的重大課題。「猴子與印表機」的故事啟示了我們對宇宙根本規律的重新認知。
本文源自大科技*百科新說016年第6期雜誌、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號：hdkj1997
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