猴子能打出《莎士比亚全集》？

猴子能打出《莎士比亚全集》？

今年恰逢猴年，这一期的思想实验就让我们来谈谈猴子。
在科学界一直有一个这样的猜想，让无数只猴子坐在打字机前随机敲击键盘，如果不限定时间，那么它们总有一天会打出一部《莎士比亚全集》。简单地说，在无限的时间面前，当按键次数达到无穷时，猴子也几乎必然能够打出任何给定的文字。
你信么？

“猴子与打印机”情景重现

如果你看过美国动画《辛普森一家》，那么这个场景对你来说可能并不陌生。在《辛普森一家》中有一个这样的场景——资本家Mr. Burns把Homer带到他的豪宅中，宅邸的一个房屋里正好有一千只猴子正在一千台打印机前打着字，Mr. Burns拿起其中一只猴子打出的字句，发现那上面写着：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）。虽然猴子拼错了其中一个单词，但是它好歹写出了一个近乎完整的句子。那么，无限只猴子是否真的能如思想实验和动画上所演绎的，能打出莎士比亚的著作呢？
无限猴子定理本身的概念并不复杂，但实际上却难以实现。因为，我们既难让猴子乖乖地坐在打字机前，也无法实现“时间无穷、次数无限”的条件。
然而有意思的是，2003年，一些英国师生尝试着进行了一次真实的“猴子与打印机”的实验。他们在动物园的猴笼里放进一台连着键盘的电脑，笼中有6只短尾猴。在随后的一个月时间里，这6只短尾猴在胡乱摆弄电脑的过程中，还是打出了长达5页纸的文字，不过最后它们打烂了键盘，还在键盘上撒尿。据说，这段“猴文”中出现得最多的字母是“S”，此外还有少量其他字母，如A、J、L和M穿插其间。参与试验的科学家不无调侃地说：“很显然，英语并非它们的母语！”
如此说来，要让猴子打出莎士比亚全集似乎是不可能的了。

百万猴子测试

但有些学者却并不肯就此罢休。  
 2011年，美国一个程序员进行了一项“百万猴子测试项目”。他利用开放软件Hadop设计出数百万只虚拟猴子（这些“猴子”其实是小型计算机程序），然后把它们配置于EC2云端计算机系统。随后，“猴群”开始键入字母。计算机程序在那堆随机字母中，以9个字母为一组，逐一检阅。一旦发现当中有字母组合符合莎士比亚作品用词，便会将之插入有关作品的数据库中以便重组成章，无用字符串则马上剔除。
该项目在不到一个月的时间里，便已随机生成和检查了5.5万亿可能的组合。在历时一个半月之后，虚拟猴子“打出”了莎士比亚全部作品。不过，一些人认为，这个测试项目并不是真正的无限猴子试验，研究者只是让百万个计算机程序随机产生出的单词与莎士比亚作品中的单词匹配，既不是匹配整部作品，试验的主体也不是猴子。而如果真要让一只猴子复制出莎士比亚作品的话，所需要耗费的计算量和时间应当是难以想象的。沃里克大学数学系教授表示，“要猴子依序无误地键入完书，可能需要和宇宙形成一样久远的时间”。

给随机一个限定

让我们暂且抛开“不解风情”的猴子，就这个思想实验的本质，看看基于“无限”的其他尝试能给我们什么启发。
近来，一个名为“口袋妖怪红版”的游戏在知名线上直播网站中进行了一项有意思的直播实验。游戏的主人公名为“RED”，玩家需要操控它越过一道道障碍，穿过一个个迷宫，最后方能通关。此前，能够完成通关的玩家少之又少。这次，设计者别出心裁，决定利用玩家的集体参与共同通关。他们举行了一次别开生面的网络直播，不仅如此，所有观看直播的观众都可以决定“RED”该怎么行动。观众们只要在聊天室里打出上（U）、下（D）、 左（L）、 右（R）、 确定（A）、 取消（B），就能让游戏里的角色依照对应的指令行动。
按理说，当同时参与游戏的人数足够多，指令行动足够丰富全面的时候，RED最后总能找到一条通关的路径。但事实却并非如此。
在频道推出不满一周后，累计吸引了2000万人次点击，同时在线观看的人数也高达10万人。人人都想输入指令去操纵主角的动作。甚至因为同时下指令的人太多，造成指令往往会延迟近一分钟。这样也间接造成了所有操控者输入的指令经常互相抵销彼此矛盾。甚至往往游戏角色想前进一步，都需要几十分钟。不论是理性想通关的玩家还是随性恶搞的玩家，他们的指令效果都可以看作是近似随机分布的。显然，照此下去，想要通关几乎是不可能了。
然而，这个看似无法通关的游戏，却在玩家进一步引进“民主”模式后有了进展。玩家决定，每20秒钟对所有观众的指令进行一次汇总，并采用多数观众选择的行为模式。之后，游戏主角奇迹般地突破了一关又一关，闯过了一个又一个迷宫，虽然这期间也经历了几千次失败的尝试。最终，在游戏上线16天7小时48分钟之后，游戏主角Red的冒险之旅达到尾声，游戏成功通关。
这个实验其实与无限猴子颇有些相似。设计者都认为，只要样本数目足够大、时间足够长，那么从中一定能产生一个小概率事件。但就像在闯关游戏中，如果不进行一些程序上的人为优化和控制，那么无序的状态则很难改变。因此，设计者引入了“民主模式”，也就是说，这个游戏必须在理性玩家多于随性玩家的前提下才能通关。
同理，就前人做过的实验来看，猴子也几乎不可能在完全自然和随机的状态下敲出《莎士比亚全集》。除非研究人员给随机一定条件的限制，比如：猴子按下所有字母加空格的机率相等（1/27），而在此基础上，常见的字母（母音）又有更高的出现机率等等。否则，则很难避免几乎全篇都是“S”的状况发生。
“猴子与打印机”的寓言不仅仅只是“猴子能否打印出《莎士比亚全集》”那么简单，由此推论下去，我们的宇宙如此宏伟庄严、秩序井然，智慧生命的诞生更是精美绝伦，而这一切都是从宇宙最初无序乱飞的光子中逐渐诞生出来的，这样的无序混乱为什么能自发生成如此美妙的宇宙呢？难道真的有一个宇宙设计者存在吗？正是有一个这样的全能设计者，给我们的宇宙赋予了一系列的物理定律，限定了宇宙的发展方向，才使得宇宙变成今天这个样子，才使得智慧生命出现。
宇宙是否经过设计，这是一个关乎我们生存命运的重大课题。“猴子与打印机”的故事启示了我们对宇宙根本规律的重新认知。

本文源自大科技*百科新说016年第6期杂志、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997