概率论发展简史

一、概率论发展简史1(20世纪以前的概率论概率论起源于博弈问题。15-16世纪，意大利数学家帕乔利(L.Pacioli,1445-1517)、塔塔利亚(N.Tartaglia,1499-1557)和卡尔丹(G.cardano,1501-1576)的著作中都曾讨论过俩人赌博的赌金分配等概率问题。1657年，荷兰数学家惠更斯(C.Huygens,1629-1695)发表了《论赌博中的计算》，这是最早的概率论著作。这些数学家的著述中所出现的第一批概率论概念与定理，标志着概率论的诞生。而概率论最为一门独立的数学分支，真正的奠基人是雅格布•伯努利(JacobBernoulli,1654-1705)。他在遗著《猜度术》中首次提出了后来以“伯努利定理”著称的极限定理，在概率论发展史上占有重要地位。伯努利之后，法国数学家棣莫弗(A.deMoivre,1667-1754)把概率论又作了巨大推进，他提出了概率乘法法则，正态分布和正态分布率的概念，并给出了概率论的一些重要结果。之后法国数学家蒲丰(C.deBuffon,1707-1788)提出了著名的“普丰问题”，引进了几何概率。另外，拉普拉斯、高斯和泊松(S.D.Poisson,1781-1840)等对概率论做出了进一步奠基性工作。特别是拉普拉斯，他是严密的、系统的科学概率论的最卓越的创建者，在1812年出版的《概率的分析理论》中，拉普拉斯以强有力的分析工具处理了概率论的基本内容，实现了从组合技巧向分析方法的过渡，使以往零散的结果系统化，开辟了概率论发展的新时期。泊松则推广了大数定理，提出了著名的泊松分布。19世纪后期，极限理论的发展称为概率论研究的中心课题，俄国数学家切比雪夫对此做出了重要贡献。他建立了关于独立随机变量序列的大数定律，推广了棣莫弗—拉普拉斯的极限定理。切比雪夫的成果后被其学生马尔可夫发扬光大，影响了20世纪概率论发展的进程。19世纪末，一方面概率论在统计物理等领域的应用提出了对概率论基本概念与原理进行解释的需要，另一方面，科学家们在这一时期发现的一些概率论悖论也揭示出古典概率论中基本概念存在的矛盾与含糊之处。这些问题却强烈要求对概率论的逻辑基础做出更加严格的考察。2(概率论的公理化俄国数学家伯恩斯坦和奥地利数学家冯•米西斯(R.vonMises,1883-1953)对概率论的严格化做了最早的尝试。但它们提出的公理理论并不完善。事实上，真正严格的公理化概率论只有在测度论和实变函数理论的基础才可能建立。测度论的奠基人，法国数学家博雷尔(E.Borel,1781-1956)首先将测度论方法引入概率论重要问题的研究，并且他的工作激起了数学家们沿这一崭新方向的一系列搜索。特别是原苏联数学家科尔莫戈罗夫的工作最为卓著。他在1926年推倒了弱大数定律成立的充分必要条件。后又对博雷尔提出的强大数定律问题给出了最一般的结果，从而解决了概率论的中心课题之一——大数定律，成为以测度论为基础的概率论公理化的前奏。1933年，科尔莫戈罗夫出版了他的著作《概率论基础》，这是概率论的一部经典性著作。其中，科尔莫戈罗夫给出了公理化概率论的一系列基本概念，提出了六条公理，整个概率论大厦可以从这六条公理出发建筑起来。科尔莫戈罗夫的公理体系逐渐得到数学家们的普遍认可。由于公理化，概率论成为一门严格的演绎科学，并通过集合论与其它数学分支密切地联系者。科尔莫戈罗夫是20世纪最杰出的数学家之一，他不仅仅是公理化概率论的建立者，在数学和力学的众多领域他都做出了开创或奠基性的贡献，同时，他还是出色的教育家。由于概率论等其它许多领域的杰出贡献，科尔莫戈罗夫荣获80年的沃尔夫奖。3(进一步的发展在公理化基础上，现代概率论取得了一系列理论突破。公理化概率论首先使随机过程的研究获得了新的起点。1931年，科尔莫戈罗夫用分析的方法奠定了一类普通的随机过程——马尔可夫过程的理论基础。科尔莫戈罗夫之后，对随机过程的研究做出重大贡献而影响着整个现代概率论的重要代表人物有莱维(P.Levy,1886-1971)、辛钦、杜布(J.L.Dob)和伊藤清等。1948年莱维出版的著作《随机过程与布朗运动》提出了独立增量过程的一般理论，并以此为基础极大地推进了作为一类特殊马尔可夫过程的布朗运动的研究。1934年，辛钦提出平稳过程的相关理论。1939年，维尔(J.Ville)引进“鞅”的概念，1950年起，杜布对鞅概念进行了系统的研究而使鞅论成为一门独立的分支。从1942年开始，日本数学家伊藤清引进了随机积分与随机微分方程，不仅开辟了随机过程研究的新道路，而且为随机分析这门数学新分支的创立和发展奠定了基础。像任何一门公理化的数学分支一样，公理化的概率论的应用范围被大大拓广。二、数理统一在18、19世纪就出现了统计推断思想的萌芽并有了一定发展，但以概率论的基础，以统计推断为主要内容的现代意义上的数理统计学，则到20世纪才告成熟。1763年，自学成材的英国数学家贝叶斯(T.Bayes,1702-1761)给出的“贝叶斯定理”(贝叶斯公式)可以看作是一种最早的统计推断程序，在现代概率论和数理统计中仍有重要作用。拉普拉斯和高斯等人利用贝叶斯公式进行参数估计，高斯由于计算行星轨道的需要而建立了以“最小二乘法”为基础的误差分析。这些都促使统计学摆脱对观测数据的单纯描述而向强调推断的阶段过渡。英国统计学家K•皮尔逊对现代数理统计的建立起了重要作用。他在19世纪末、20世纪初发展了他老师高尔顿首先提出的“相关”与“回归”的理论，成功地建立了生物统计学。皮尔逊明确指出统计学不是研究样本本身，而是要根据样本对总体进行推断，并据此提出了“拟合优度检验”。皮尔逊的工作是所谓“大样本统计”的前驱，他的学生戈塞特(S.Gosset)1908年发表的“学生分布”著述则开创了小样本统计理论，从而使统计学研究对象从群体现象转变为随机现象。现代数理统计学作为一门独立学科的奠基人是英国数学家费希尔(R.A.Fisher,1890-1962)。20世纪20和30年代，费希尔提出了许多重要的统计方法，开辟了一系列的统计学的分支领域。他发展了正态总体下的各种统计量的抽样分布，将已有的相关、回归理论建造为系统的相关分析和回归分析。1923年，费希尔提出了方差分析这一重要的数据分析方法。1925年，他与叶茨合作创立了试验设计这一重要的统计分支，他还是假设检验和多元统计分析等重要统计分支的先驱。费希尔做过中学教员，曾长期在农业试验站工作，并致力于数理统计在农业科学和遗传学中的应用。在20世纪20-50年代，费希尔是数理统计学研究的中心人物。1928年，维夏特(J.Wishart)将费希尔的狭义的多员分析发展为统计学中的一个独立分支。中国数学家许宝禄和美国数学家霍太林(H.Hotelling)也是多元统计分析的奠基人。1946，瑞典数学家克拉默(H.Cramer)的著作《统计学的数学方法》，用测度论系统总结了数理统计的发展，标志着现代数理统计学的成熟。第二次世界大战期间，数理统计学的研究出现了一些重要的动向，这些新的动向在很大程度上决定了战后数理统计学的发展方向。其中最有影响的是沃尔德(A.Wald,1902-1950)提出的序贯分析和统计决策理论。序贯分析的主旨是以“序贯抽样方案”代替统计推断中的传统的固定抽样方案。为了解决二战中军方提出的实际问题，沃尔德提出序贯分析这一崭新的统计方法。1947年，沃尔德发表了《序贯分析》专著，使序贯分析在战后发展为数理统计中的一个重要分支。1950年，沃尔德出版了著作《统计决策函数》。他的统计决策理论用博弈的观点看待数理统计问题，对于推断所获得的论断会产生什么后果，应采取何种对策或行动等这些不属于经典统计的内容，统计决策理论也将其纳入统计的范畴。沃尔德的思想方法对20世纪下半叶整个数理统计学的发展有着重要影响。数理统计在近些年来有所发展，但理论上突破不大，最引人注目的是它的普及和广泛的应用。它几乎渗透到一切学科之中，哪里有试验，哪里有数据，哪里就少不了数理统计。它已成为现代最基本的工具之一，没有数理统计就无法应付大量的数据和信息。数理统计还将为社会的进步作出更大贡献。