反正弦定律(arcsine law)
這是全機率論中最違反直覺的結果之一。兩位實力相當的玩家以公正硬幣賭很長一段時間,追蹤誰領先。常識說領先應該頻繁易手,每位玩家應該約有一半時間領先。常識大錯特錯。反正弦定律揭示:一位玩家處於領先的時間,最可能接近遊戲的 0% 或接近 100% —— 而最不可能接近「公平」的 50%。
把它說精確。對一個跑了很長一段的對稱隨機漫步(或布朗運動),考慮路徑停留在正側的時間「比例」。你或許預期這個比例會聚集在 1/2 附近。然而它的分布是反正弦分配,呈 U 形 —— 在 0 與 1 兩端附近堆積,中間下凹。停留在正側的時間比例至多為 x 的機率,由 (2/pi) 乘以 arcsin(sqrt(x)) 給出,定律因此得名。最可能的結果是某一側幾乎整段時間都佔上風;近乎對半的分割反而是所有情形中最罕見的。
這個悖論背後的直覺微妙卻真實:一旦隨機漫步漂向一側,要回到並穿越零是困難而緩慢的(回想回到原點的期望時間是無窮)。所以路徑傾向於停留在它已遊走到的那一側,一次就停很長一段。三個同胞反正弦定律支配著這個情境 —— 停留在正側的時間比例、最後一次造訪零的時刻、以及最大值出現的時刻 —— 全都共享同一個 U 形分布。實際的寓意很尖銳:在一場漫長的公平遊戲中,長長的一面倒「連勝」並非僥倖;它們才是常態。把它們解讀為技巧、氣勢或遊戲被做了手腳的證據,是一個經典的統計錯誤。
擲一枚公正硬幣 10,000 次,正面記 +1、反面記 -1,並問:在累積總和的一生中,它有多少比例的時間為正?反正弦定律說,你看到像「96% 的時間為正」或「3% 的時間為正」這樣的結果,「遠」比看到貌似自然的「50% 的時間為正」更有可能。正比例落在 1/2 附近那條窄帶內的機率,是所有情形中最小的。
公平漫步處於領先的時間比例服從 U 形(反正弦)法則 —— 近乎全面的支配很常見,對半的分割最罕見。
反正弦定律是對賭徒謬誤直覺的一記犀利警告 —— 那種以為公平遊戲必須時時刻刻「平均化」的想法。它並不會:長而失衡的領先才是公平隨機漫步的典型行為,而非偏差或技巧的徵兆。