弗朗西斯•高尔顿(Sir Francis Galton, 1822—1911)是英国著名的统计学家、心理学家和遗传学家。他是达尔文的表弟,虽然不像达尔文那样声名显赫,但也不是无名之辈。并且,高尔顿幼年是神童,长大是才子,九十年的人生丰富多彩,是个名副其实的博学家。他涉猎范围广泛,研究水平颇深,纵观科学史,在同辈学者中能望其项背之人寥寥可数。他涉足的领域包括天文、地理、气象、机械、物理、统计、生物、遗传、医学、生理、心理等,还有与社会有关的人类学、民族学、教育学、宗教,以及优生学、指纹学、照相术、登山术,等等。
在达尔文发表了《物种起源》之后,高尔顿也将研究方向转向生物及遗传学,他第一个对同卵双胞胎进行研究,论证了指纹的永久性和独特性。他从遗传的观点研究人类智力并提出“优生学”,是第一个强调把统计学方法应用到生物学中去的人,他设计了一个钉板实验,希望从统计的观点来解释遗传现象。
如图1-1中所示,木板上订了数排( n 排)等距排列的钉子,下一排的每个钉子恰好在上一排两个相邻钉子之间;从入口处放入若干直径略小于钉子间距的小球,小球在下落的过程中碰到任何钉子后,都将以1/2的概率滚向左边,以1/2的概率滚向右边,碰到下一排钉子时又是这样。如此继续下去,直到滚到底板的格子里为止。试验表明,只要小球足够多,它们在底板堆成的形状将近似于正态分布。
因此,高尔顿钉板实验直观地验证了中心极限定理。
图1-1高尔顿钉板实验