当前位置首页 > 信息公告

社会人文类标准中的幂律分布:从财富到社交网络的普遍现象

更新时间:2024-09-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

让我们考虑一下社会和人文标准。这类标准的特点之一是受人类社会活动的强烈影响。pF3物理好资源网(原物理ok网)

除了高斯分布之外,另一个常见的分布是幂律分布。其实,在社会生活中,很多现象并不符合高斯分布,而是更接近于幂律分布,比如人类财富的分配、国家GDP的分配、词频的分布、社交网络的分布等等。著名的 80/20 定律(20% 的人拥有 80% 的社会资源)源自幂律分配。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

幂律分布的数学模型是幂函数:pF3物理好资源网(原物理ok网)

其中 C,α 是常数。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

幂函数示例(C=1,α=3)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

在概率统计中,概率密度函数 f(x) 满足非负性和规范性,即函数值为非负且全局积分为 1。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

因此,在幂律分布中,需要 C>0 和 α>0。除此之外,从微积分知识中不难推断出,为了收敛上述积分,我们一般指定 x 有一个最小值(下界)xmin。这就引出了著名的长尾分布,它通常被称为长尾分布。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

从上面的方程式中,我们可以找到归一化常数 C 的值,然后是pF3物理好资源网(原物理ok网)

pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

其中,要求α>1.pF3物理好资源网(原物理ok网)

因此,概率的累积分布函数为:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

其中 xmin 和 α 是模型的参数。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

xmin=1,α具有不同值的概率密度图像pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

xmin=1,α具有不同值的概率分布图像pF3物理好资源网(原物理ok网)

它具有以下属性:pF3物理好资源网(原物理ok网)

(1) 当 α>2 时,有一个平均值:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

(2) 当 α>3 时,方差收敛:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

在自然界中,幂律分布的大多数参数α落在 2~3 之间。pF3物理好资源网(原物理ok网)

为了近似 “80/20 规则”,我们在这里取 α=3。pF3物理好资源网(原物理ok网)

注:“80/20 法则”并没有严格规定控制 80% 资源的关键部分是 20%,而是从图像中衍生出的直观而笼统的概念。事实上,在目前的假设下,不可能求解关键部分的精确比例(如果截断幂律分布以指定最大值和最小值,则可以设计出精确的“80/20 分布”)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

接下来,我们可以从以下两个角度来观察和分析。pF3物理好资源网(原物理ok网)

第一个视角会从比较直观的“80/20 定律”开始,它没有严格的数学推导和证明。pF3物理好资源网(原物理ok网)

假设您有一个遵循“80/20 规则”的配偶选择条件 A,例如财富价值。举个具体的例子,如果现在有 100 个人,假设他们的财富分配表如下:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

这意味着你遇到的人有 80% 的机会落入 “长尾”(没有钱的部分)。另一方面,如果您的配偶选择条件需要高水平的财富,那么您只有 20% 的机会接触到占总财富 80% 的富裕群体的成员。pF3物理好资源网(原物理ok网)

如果您放宽了一些条件怎么办?遇到第一个占总财富 90% 的群体成员的概率是多少?由于幂律分布的收缩速度极快,这个概率不是很高,约为 30%。换句话说,其余 70% 的人类财富加起来只有 ......占人类总财富的 10%pF3物理好资源网(原物理ok网)

这是什么意思?它表明这个世界上的绝大多数人都是相当贫穷的......(啊,终于找到个理由安慰自己了)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

换句话说,直观地说,“80/20 法则”告诉我们,真正的有钱人真的很少,但他们真的有钱!你想遇见真正的有钱人的概率真的很低,因为你身边都是真正的穷人!(当然,包括我和你)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

从第二个角度,我们将从概率密度函数的数学意义开始,解释幂律分布的准确含义。pF3物理好资源网(原物理ok网)

让我们回顾一下这个图。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

在数学上,概率密度 f(x) 是指随机变量 X 在某个点落在“单位宽度”内的概率。概率密度函数在一个区域上的积分表示随机变量 X 的值落在该区域内的概率。pF3物理好资源网(原物理ok网)

因此,上图的概率和统计意义为,对于服从 xmin=1,α=3 长尾分布的随机变量 X,X 的值落在 [1,2.236] 范围内的概率为 80%。pF3物理好资源网(原物理ok网)

一旦我们弄清楚了这一点,我们就可以将其与选择配偶的概率联系起来。pF3物理好资源网(原物理ok网)

例如,这里我们假设择偶标准 A 是财富值,横坐标代表财富水平什么水平算物理学家,水平越高,财富值越大,最小值 1 是当前系统中的最低财富值水平。pF3物理好资源网(原物理ok网)

让我们首先计算这个系统中的平均财富价值。根据前面的公式,有:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

因此,平均值 μ=2。pF3物理好资源网(原物理ok网)

假设你的配偶选择条件是系统中这个人的财富大于平均μ,那么概率为:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

换句话说,你的要求只是平均水平,但遇到满足条件的人的概率只有 25%!pF3物理好资源网(原物理ok网)

如果您的要求更高一点怎么办?例如,如果要在系统中找到其指标大于均值μ两倍的某人,则概率为:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

哦,我的上帝!概率暴跌到 6.25%!!pF3物理好资源网(原物理ok网)

(这是很多要求吗?不高!)pF3物理好资源网(原物理ok网)

由此可见,对于社会人文的伴侣选择标准,即使你的要求看起来很宽松,你遇到对人的概率还是很低的!这只是配对选择标准的一个例子,实际上我们必须有不止一个配对选择标准......pF3物理好资源网(原物理ok网)

下面,我们结合了自然客观的配偶选择标准和社会人文主义的配偶选择标准。我们之前已经讨论过变量之间的非独立性问题,但考虑到计算的可行性以及我们可以近似地估计配对选择标准之间的相关性非常低的事实,这里我们通过假设变量成对独立来估计下限。pF3物理好资源网(原物理ok网)

假设如果我们选择两个标准中的两个,则有 9 种不同的容差组合。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

虽然这个概率只是一个下界(最坏的情况),但我相信你仍然会从中感到寒意......而我们这里只讨论了四个择偶标准,实际情况肯定比这更复杂多变,这意味着真实概率可能比这更低......pF3物理好资源网(原物理ok网)

还有一个更关键的问题,即使你有幸遇到了符合你要求的人,但你是否满足了对方的要求?pF3物理好资源网(原物理ok网)

你喜欢别人吗,别人也喜欢你吗?你觉得对方是你最好的选择,对方可能还没有把你列入备胎名单!(这些问题需要大家一天存 3 次喔!)pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

没错,这就是为什么你找不到合适的人——因为很可能你已经很冷了!pF3物理好资源网(原物理ok网)

好,先给你一首很酷的歌吧!pF3物理好资源网(原物理ok网)

为什么谈恋爱后越来越累,然后又觉得累又不爱呢?pF3物理好资源网(原物理ok网)

很多热恋中的情侣都有这样的感想:聊完爱就觉得累,最后累得再也爱不下去了,于是分手了。为什么?是巧合还是意外?还是命中注定?pF3物理好资源网(原物理ok网)

恋爱中的能量耗散规律:恋爱系统是一个耗散结构,而坠入爱河是一个熵减少的过程。人们需要不断地为系统供应能量以维持稳定,否则系统的秩序将被打乱。pF3物理好资源网(原物理ok网)

坠入爱河是两个人慢慢融合,相互适应,逐渐发展到稳定状态的过程。我们可以将这个过程抽象为两个子系统的融合。我们已经证明,遇到合适的人几乎是不可能的,这意味着没有一对情侣可以完美互补。换句话说,在融合的过程中,这两个子系统无法保持自己的状态网校头条,而是会相互适应并逐渐达到新的稳定状态。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

这是一个从无序到有序,从混乱到稳定的过程。从这个角度来看,爱情其实是一个熵减少的过程,其宏表现包括:男生越来越注意自己的房间,也更加注重卫生,女生变得更细腻、更有吸引力,两个人从陌生人那里越来越熟悉(信息熵减少......pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

信息熵pF3物理好资源网(原物理ok网)

在物理学中,热力学第二定律可以表述为:孤立系统的熵永远不会自发减少,熵在可逆过程中不会改变,在不可逆过程中会增加。这被称为“熵增原理”。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

热力学中熵的定义pF3物理好资源网(原物理ok网)

正如我们前面分析过的,爱是一个熵减少的过程,所以我们可以得出以下结论:爱的系统不是一个孤立的系统,为了让系统朝着稳定有序的方向发展,它必须从外部向系统提供能量。这就要求一段关系中至少有一个伴侣不断吸收外界的能量,并将其注入到系统中。pF3物理好资源网(原物理ok网)

例如,为了保持信息熵的稳定性,可能要每天打电话、在微信上聊天、互相说晚安,以获取信息,增加彼此的熟悉度。为了保持新鲜感,你需要设计一些浪漫的惊喜,时不时地营造一些温馨的氛围;为了维持系统的秩序,你可能需要放弃一些原本的生活习惯、爱好、爱好,去适应彼此的生活节奏,融入彼此的圈子,从而使系统有序、一致;金钱也可以看作是一种能量,有时候为了维系系统的问题,你也得把这种特殊的能量注入......pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

以上都说明,为了维持一段恋爱关系的稳定,双方都必须投入大量的时间、精力和金钱,否则一旦爱情系统与外界隔绝,成为一个孤立的系统,根据热力学定律,熵会自发增加,导致之前的所有努力都白费。pF3物理好资源网(原物理ok网)

所以谈恋爱很累,一旦你不再有精力把从外界吸收的能量注入到关系系统中,你就会感到疲惫和不被爱,然后分手。pF3物理好资源网(原物理ok网)

这是什么意思?熵增是没有外力的自然发展趋势,而恋爱是这种熵增加通过消耗外界能量的效果。什么是大势所趋,什么是逆流而上,你现在明白了~pF3物理好资源网(原物理ok网)

为什么异地恋这么容易分手?pF3物理好资源网(原物理ok网)

经历过异地恋的夫妻,一定感受过两个人分离的煎熬,甚至无数次放弃的想法。为什么异地恋这么容易崩溃?pF3物理好资源网(原物理ok网)

远距离亲情衰减规律:爱的引力与距离成反比,情感随着距离的增加成反比衰减。pF3物理好资源网(原物理ok网)

我们知道力是改变物体运动状态的因素。从相识到相爱,在这个过程中,彼此的人生轨迹发生了变化,所以一定有某种力量,导致两个人相互吸引,最终走到一起。pF3物理好资源网(原物理ok网)

这和重力一样吗?他们通过自己的魅力,成功地吸引和俘获了对方。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

万有引力定律,其中 G 是万有引力常数,M 和 m 是两个物体的质量,r 是距离pF3物理好资源网(原物理ok网)

在爱情系统中,我们可以构建以下爱情引力模型:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

其中,pF3物理好资源网(原物理ok网)

G:爱的常数,是一个常数;pF3物理好资源网(原物理ok网)

r: 两个人之间的距离;pF3物理好资源网(原物理ok网)

M、m:综合素质指标,是对一个人各个方面的定量写照;pF3物理好资源网(原物理ok网)

ρ:拟合系数,这与两个人的默契和各自综合素质指标的分布有关。pF3物理好资源网(原物理ok网)

就像地心引力一样,爱的万有引力与两个人之间距离的平方成反比。随着距离的增加,两个人之间的引力会减小。这一点其实很直观,我们经常对自己熟悉的人有好感,很难吸引到远方千里的人。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

为了定量描述异地恋对爱情发展的影响,我们引入了以下概念:pF3物理好资源网(原物理ok网)

: 爱情动能,表示爱情系统中爱情发展的能量,数值越大表示爱情过程如火如荼,爱情发展越快,关系越好。pF3物理好资源网(原物理ok网)

: 爱的潜能,表示爱系中潜能发展的能量,可以转化为爱的动能或其他形式的能量。pF3物理好资源网(原物理ok网)

我们来计算一下一对情侣分居并成为异地恋后失去的爱情动力。pF3物理好资源网(原物理ok网)

假设一对夫妻本来有 s0 的距离,现在变成了远距离的关系,他们之间的距离是 s,那么这个过程中爱情的引力就是:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

距离越来越远,爱的引力做负功,所以爱的势能增加W|。pF3物理好资源网(原物理ok网)

能量守恒定律是万物遵循的基本定律之一。根据能量守恒,在这个过程中,有pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

由此可见,异地恋会导致爱情势头下降。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

从图中可以看出,s越大,爱情气势越减弱,会导致爱情停滞不前,减缓两个人感情的进程,逐渐将感情磨灭。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

好了,经过这么多的推理,结论是:从物理学的角度,我们已经对异地恋容易破裂给出了一个解释:距离是破坏关系的主要因素,随着距离的增加,关系也会衰减。pF3物理好资源网(原物理ok网)

哪种关系模型最稳定?pF3物理好资源网(原物理ok网)

继续上一节,我们使用引力模型来描述测年系统的动力学。现在,让我们探讨哪种关系模型最稳定。pF3物理好资源网(原物理ok网)

在引力作用下,宇宙中的恒星在不同的初始条件(星质量、初始速度、位置等)下会形成不同的系统,如双星系统、三体系统等。爱情系统也是如此。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

恒星-行星模型pF3物理好资源网(原物理ok网)

典型的星行星模型就是我们所知道的太阳系。与地球的质量相比,太阳的质量非常大,地球在引力的作用下绕太阳运行。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

形成这个模型的条件是一颗行星的质量比另一颗行星的质量大很多倍。如果在一段关系中,形成了这个模型,那么这意味着在这段关系中有一个主导角色,就像一颗星星,另一个是一颗行星,围绕着他旋转。pF3物理好资源网(原物理ok网)

在物理学中,这个模型相对简单和稳定,但由于在系统中的作用特别大,可能会发生严重的不对称性。一方根本没有发言权,只能被支配。同时,形成这样的模型,意味着主导方会有一个特别高的综合质量指数 M,这会有什么影响呢?让我们看看太阳系中有多少颗行星围绕太阳旋转:pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

嗯,我想你明白了......pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

双星型pF3物理好资源网(原物理ok网)

在宇宙中,有大量的双星系统。组成双星的两颗行星彼此比较接近,质量差异也不是太大,它们可以在彼此引力的作用下绕彼此绕行。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

双星运动模式 ApF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

Twin Star Sport 模式 BpF3物理好资源网(原物理ok网)

双星系统绕轨道运行的原点是它们的质心,它要么位于圆形轨道的中心(模式 A),要么位于椭圆轨道的共同焦点(模式 B)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

在爱情中,如果两个人的综合素质标准差距不是很大,那么就有可能形成双星模式。看来双星模型很不错,两个人势均力敌,不会因为一方太强而出现问题。然而,二进制系统不是很稳定,容易受到猛烈的干扰。在双星系统中,当两颗恒星绕行到其轨道的近地点时,它们很容易受到强烈的扰动,类似于银河系的潮汐引力场,这会破坏当前恒星系统的稳定结构。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

三体模型pF3物理好资源网(原物理ok网)

......pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

咳咳,让我们先认真讨论一下物理学中的三体问题。pF3物理好资源网(原物理ok网)

三体问题是天体力学中的一个基本力学模型。它指的是三个天体在质量、初始位置、初始速度方面,在它们之间的引力作用下,在任何时间都可以看作是粒子的运动问题。pF3物理好资源网(原物理ok网)

三体问题无法准确求解,即无法预测所有三体问题的数学场景,只能研究少数特殊情况。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

如果你读过刘慈欣的科幻小说《三体》,那你一定对三星系统并不陌生。三体人觉得他们正在逃离他们的母星来攻击地球,因为他们无法忍受银河系的变幻莫测。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

图片来源: The AhapF3物理好资源网(原物理ok网)

由于三体系统没有明确的解析解,主要的研究方法是数值解和计算机模拟。三体系统对初始条件非常敏感,任何微小的差异都会导致系统最终朝着完全不同的方向发展,因此我们无法长时间预测系统的最终方向。这种对长期行为的不确定性就是“混乱”现象。pF3物理好资源网(原物理ok网)

回到我们的感情问题,如果你现在的恋爱模式是三体系统,甚至是多体系统,那么我可以负责任地告诉你,这个系统是极其不稳定的!即使你认为你现在已经达到了稳态,最轻微的干扰也会导致整个系统朝着变幻莫测的方向发展,你对此无能为力!pF3物理好资源网(原物理ok网)

三体系统,让它存在于绚丽浩瀚的宇宙中~~pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,我们可以看到,最稳定的恋爱模式是:pF3物理好资源网(原物理ok网)

单身隔离最稳定的原则:如果你没有恋爱,一个人的系统是最稳定的!pF3物理好资源网(原物理ok网)

结论pF3物理好资源网(原物理ok网)

以上分析了这么多,总结如下:我们首先从概率论的角度得出结论什么水平算物理学家,你遇不到对的人;再者,从热力学的角度来看,因为无法遇见对的人,所以任何爱情系统都会是一个耗散的结构,会消耗双方大量的能量,从而导致无爱;同时,我们从引力模型出发,建立了爱情系统的动态模型,得出了异地恋会逐渐衰减的结论。接下来,基于天文模型,我们比较了几种常见的 Love 结构,发现单一的隔离系统是最稳定的结构。pF3物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,我们得出结论:世界上有恋人最终会分手!这符合自然发展规律,是理论上必然的结果。pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

你可以说,有很多夫妻走了,终于结婚了!pF3物理好资源网(原物理ok网)

是的,这没什么错,「分手」指的是未婚夫妻之间的断绝关系,而要结婚,真的要先解除关系,再确认婚姻关系!所以“分手”也没什么不对~(我不听,我不听,反正我就是得出这个结论,哼~)。pF3物理好资源网(原物理ok网)

最后,本文将针对“一个人会不会单身”和“夫妻为什么会分手”等问题给出一个最终的分析解决方案,即:pF3物理好资源网(原物理ok网)

看!脸!pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

pF3物理好资源网(原物理ok网)

不小心拉了这么多,真是编不清......最后,感谢中科院物理研究所 Alex Yuan、国科大物理学院陈浩、南方科技大学 Yan 等人对本文的帮助和支持!pF3物理好资源网(原物理ok网)

现在火炬已经移交给您,与我们一起传递这耀眼的光芒pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

祝大家节日快乐~补充装pF3物理好资源网(原物理ok网)

什么水平算物理学家pF3物理好资源网(原物理ok网)

发表评论

统计代码放这里