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数学家传记

托马斯·贝叶斯Thomas Bayes

出生
1702年 英格兰伦敦
逝世
1761年4月17日 英格兰肯特郡坦布里奇韦尔斯

托马斯·贝叶斯是一位英国牧师,他于1764年提出了他的概率论。他的结论在1781年被皮埃尔·西蒙·拉普拉斯接受,被尼古拉·德·孔多塞重新发现,并且直到Boole提出质疑之前一直未受挑战。此后,托马斯·贝叶斯的方法一直备受争议。

完整传记

托马斯·贝叶斯的父亲Joshua Bayes是英格兰最早被任命的三位不从国教牧师之一。他于1694年被任命,并搬到距伦敦约25英里的博温顿的Box 桑德斯·麦克兰恩教堂。贝叶斯的母亲是Anne Carpenter。当贝叶斯年幼时,全家搬到了伦敦的萨瑟克,在那里Joshua成为圣贝叶斯教堂的助理,同时也是霍尔本Leather 麦克兰恩教堂的助理。贝叶斯是他父母七个孩子中的长子,四个男孩和三个女孩。

在[1]中,Hacking声称贝叶斯接受的是私人教育,他说这对于当时不从国教牧师的儿子来说似乎是必要的。如果是这样的话,那么关于他的导师就一无所知,但Barnard在[6]中指出了一个有趣的可能性:他可能由亚伯拉罕·棣莫弗辅导过,后者当时确实在伦敦提供私人辅导。然而其他历史学家(例如见[21])认为贝叶斯接受了为牧师职业准备的自由教育。那样的话,他很可能就读于Tenter Alley的Fund Academy,那是贝叶斯住所附近唯一有正确宗教联系的学校。

我们确实知道,1719年贝叶斯进入爱丁堡大学学习逻辑学和神学。如果他想不出国就能接受教育,就必须选择一所苏格兰大学,因为当时不信奉国教者不被允许进入牛津或剑桥。爱丁堡大学保存至今的记录显示,他于1721年1月14日以“马太福音第7章第24-27节”为经文讲道,又于1722年1月20日以“马太福音第11章第29-30节”为经文讲道。他离开大学时是一名试用牧师,但此时尚未被正式任命。某个时候贝叶斯一定学过数学,但没有证据表明他是在爱丁堡大学学的。不过,他确实有机会在爱丁堡学习数学,而且他在34岁时写道:

我很久以前就认为,流数法的第一原理和规则需要更充分、更清晰的解释和证明……

这无疑表明他的兴趣可以追溯到学生时代,或者也许是此后不久。

贝叶斯被按立为牧师,像他父亲一样是一位不奉国教派的牧师,起初在霍尔本协助他的父亲。大约在1733年,在前任牧师弗瑞兹·约翰 Archer去世后,他成为位于伦敦东南35英里的坦布里奇韦尔斯的长老会教堂的牧师。然而,有证据表明他在1733年之前就与坦布里奇韦尔斯有联系。一份报告指出(例如参见[4],其中引用了这一点):-

约翰 Archer于1733年去世,但贝叶斯在1730年接替了他,贝叶斯是一个有相当成就的人。看来贝叶斯于1728年离开坦布里奇韦尔斯,并于1731年返回。在此期间,他在伦敦的Leather 麦克兰恩长老会教堂,他的父亲是该教堂的牧师。

1746年8月24日,威廉·惠斯顿描述与贝叶斯共进早餐,他说贝叶斯是:

……一位在坦布里奇韦尔斯的异议派牧师,也是汉弗莱·迪顿先生的继任者,虽然不是直接继任,并且像他一样是一位非常优秀的数学家。

贝叶斯 显然在1749年试图从牧师职务中退下来,但直到1752年才真正退休,期间一直担任坦布里奇韦尔斯的牧师,退休后仍继续住在坦布里奇韦尔斯。

贝叶斯 在1764年发表于Philosophical Transactions of the Royal Society of LondonEssay towards solving a problem in the doctrine of chances中阐述了他的theory of probability。这篇论文是由贝叶斯的朋友理查德·普莱斯寄给皇家学会的,他写道:-

我现在寄给你一篇论文,这是在我已故朋友贝叶斯先生的文件中找到的,在我看来,这篇论文很有价值……在他为这篇论文所写的引言中,他说,他最初思考这个主题时的目的,是找出一种方法,使我们能够判断一个事件在给定情况下发生的概率,假设我们对它一无所知,只知道在相同情况下它已经发生了若干次,并且失败了另外若干次。

Dale在[4]中写道:-

读者可以从这篇论文中期待什么?关于概率,他当然会期待某种版本的所谓‘贝叶斯定理’:这种期待确实会得到满足。此外,他还会看到对二项分布的清晰讨论,如果他进一步深入探究,还会发现……涉及条件概率的概率逻辑结果的首次出现。这篇论文对数学家来说,在评估不完全贝塔函数方面应该是有意义的。我们还注意到,贝叶斯和理查德·普莱斯在这里以及补编中对各种积分的近似使用,以及对进行这种近似时所产生的误差问题的关注。因此,这篇论文主要地,也许公正地,因解决了贝叶斯提出的问题而被记住,但也应该因其对纯数学的贡献而被记住。

贝叶斯的结论在1781年的一篇回忆录中被皮埃尔·西蒙·拉普拉斯接受,被尼古拉·德·孔多塞重新发现(正如皮埃尔·西蒙·拉普拉斯提到的),并且一直未受质疑,直到乔治·布尔Laws of Thought中提出疑问。从那时起,贝叶斯的方法就备受争议。

贝叶斯还写了一篇文章An Introduction to the Doctrine of Fluxions, and a Defence of the Mathematicians Against the Objections of the Author of The Analyst(1736年),攻击乔治·伯克利对微积分逻辑基础的攻击。在序言中,贝叶斯给出了他撰写该文本的理由:-

我很久以前就认为,流数法的第一原理和规则需要比从最初那位无与伦比的作者或其任何追随者那里得到的更充分、更清晰的解释和证明;因此,当我发现该方法本身受到《分析家》那位才华横溢的作者如此激烈的反对时,我一点也不感到不快;如果他唯一的目的只是要把这一点提出来公平讨论,即通过流数法进行的证明是否真正科学,我会衷心赞扬他的行为,并认为他甚至值得数学家们本人的感谢。但是,他把这场辩论置于令人反感的境地,将其说成对宗教利益有影响,我认为这确实毫无道理,而且极不明智。

贝叶斯写道,乔治·伯克利:-

……将数学家之间的争论和争议说成是贬低他们方法的证据:并且……他将逻辑学和形而上学说成是能打开他们的眼睛,使他们摆脱困境的恰当工具。……如果任何科学的教授们的争论贬低了该科学本身,那么逻辑学和形而上学比数学受到更大的贬低,那么,为什么如果我半瞎,就必须让一个完全看不见的人做我的向导呢?

贝叶斯于1742年当选为皇家学会的会士,尽管当时他没有发表过任何数学著作,实际上在他有生之年也没有以他自己的名字发表过任何著作,上面提到的关于流数的文章是匿名发表的。另一篇关于渐近级数的数学出版物在他去世后出现,其中他表明斯特林亚伯拉罕·棣莫弗给出的logz!\log z!的级数无效,因为它是发散的。

还有几件其他的数学作品从贝叶斯流传到我们这里,我们现在来看其中一些。我们提到的第一件是他写的一封信,可能是在1756年左右。贝叶斯写道:-

你可能记得几天前我们谈到托马斯·辛普森先生的尝试,他试图表明在几次天文观测之间取平均值,而不是信赖一次精心进行的单一观测,以便减小由仪器和感觉器官的不完善所引起的误差,具有很大的优势。

事实上,托马斯·辛普森犯了与法国人近五十年后使用让-夏尔·德博尔达的复测圆时相同的错误,即相信通过进行多次观测,可以使观测中的误差小到人们所希望的程度。然而,贝叶斯意识到情况并非如此,并在他的信中写道:-

现在,由仪器和感觉器官的不完善所引起的误差,仅仅通过增加观测次数就应被减小到零或接近于零,这在我看来极其难以置信。相反,你使用不完善的仪器进行的观测越多,似乎你结论中的误差就越会与所使用仪器的不完善程度成正比……

在[4]中,一本几乎可以肯定是由贝叶斯写的笔记本被详细检查。这本笔记本包含相当多的数学工作,包括对概率、三角学、几何学、方程求解、级数和微分积分的讨论。还有关于自然哲学的部分,其中贝叶斯考察了包括电学、光学和天体力学在内的主题。

参考文献

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