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第六部:流浪的數學家與六度分隔

第六部:流浪的數學家與六度分隔

在這個擁有數十億人口的星球上,你覺得你與美國總統,或是非洲的某個農夫之間,隔了多少層人際關係?答案可能會讓你大吃一驚。

1. 提著皮箱的數學吉普賽人

在講述這個驚人的秘密之前,我們得先認識圖論歷史上最古怪、也最多產的天才——匈牙利數學家保羅·埃爾德什 (Paul Erdős)

埃爾德什的一生像個傳奇。他沒有妻子、沒有小孩、沒有固定的房子,甚至沒有銀行帳戶。他唯一的財產就是兩個半滿的舊皮箱。他就像一個數學界的吉普賽人,一年 365 天都在全世界的大學之間流浪。

他到了別人的家門口,會敲敲門說:「我的大腦敞開著。」然後就住下來,每天工作 19 個小時,靠著大量的咖啡與安非他命保持清醒,不斷地與不同的數學家合作寫論文。

埃爾德什一生發表了驚人的 1500 多篇論文,是歷史上與最多人合作過的數學家。因為他太喜歡與人連結了,數學界甚至發明了一個名為 「埃爾德什數 (Erdős Number)」 的圖論概念:

  • 埃爾德什本人的數是 0。
  • 和他合寫過論文的人,數是 1。
  • 和「數是 1 的人」合寫過論文的人,數是 2…以此類推。

這個數字,其實就是圖論中「節點(數學家)」之間的「最短路徑」。

2. 隨機網路的秩序

埃爾德什對圖論最大的貢獻之一,是他與匈牙利同鄉阿爾弗雷德·雷尼 (Alfréd Rényi) 共同創立的「隨機圖理論 (Random Graph Theory)」

想像有一萬個孤立的點(代表一萬個人)。如果我們閉著眼睛,隨機在這些點之間畫線(建立朋友關係)。 埃爾德什發現,當線的數量少的時候,這張圖會是由許多互不相連的「小圈圈」組成。 但是,當線的數量跨過一個臨界點時,奇蹟發生了:這些孤立的小圈圈會在一瞬間全部連結起來,形成一個覆蓋整個網路的「巨大連通分支 (Giant Component)」。

這個數學上的相變(Phase Transition)現象,暗示了人類社會這個龐大網路背後,可能隱藏著某種不可思議的緊密連結。

3. 米爾格倫的信件實驗

1967 年,美國心理學家斯坦利·米爾格倫 (Stanley Milgram) 決定用一個真實的社會實驗來測試這個圖論假設。

他挑選了美國中西部(內布拉斯加州)的 160 個普通人,交給他們一封信。任務是:把這封信寄給住在波士頓的一位指定股票經紀人。

規則是:你只能把信寄給「你認識且叫得出名字」的人(例如你覺得你的某個朋友可能認識波士頓的人,你就寄給他),以此類推,直到信件送到目標手中。

米爾格倫原本以為,這封信大概要在幾百個人的手中傳遞,甚至永遠也到不了。

結果實驗結束後,到達終點的信件,平均只經過了 5.5 次 轉手!

4. 六度分隔與小世界網路

這就是日後家喻戶曉的「六度分隔理論 (Six Degrees of Separation)」

圖論學家後來發現,人類社會的網路結構既不是完全規律的網格,也不是埃爾德什那種完全隨機的亂流。它是一種被稱為「小世界網路 (Small-World Network)」的特殊結構。

在這種網路中,大部分的人都只和周圍的鄰居形成緊密的小圈圈。但是,人群中總是存在極少數的「超級節點(例如愛交朋友的里長伯、或是到處流浪的埃爾德什)」。這些超級節點像蟲洞一樣,跨越了極遠的社交距離,將不同的圈子瞬間拉近。

因為有這些長距離連接線的存在,讓地球上 80 億人口的這個巨大圖形中,任何兩個節點之間的最短路徑,被不可思議地壓縮到了六步以內。

點與線的數學,不僅改變了網路導航,更徹底顛覆了我們對人類社會與孤獨的認知。


下一集:如果圖論能把全世界的人連起來,那它能不能把全世界的「網頁」連起來?在 1990 年代的史丹佛大學,兩位研究生看著混亂的網際網路,利用點與線的數學,寫下了一個價值上兆美元的演算法。

本文章以 CC BY 4.0 授權