借茅臺院士的熱度，科普一位啤酒總工

1936年10月16日，這對愛爾蘭吉尼斯酒業(yè)集團(tuán)（Guinness）來說是一個(gè)悲傷和令人震驚的日子，就在這一天，她的全球研發(fā)總工程師（Chief Brewer）威廉戈賽特（Willia Seal Gosset）因?yàn)樾呐K病突發(fā)而去世了，當(dāng)時(shí)離戈賽特坐上這個(gè)首席的位置，才剛剛一個(gè)月。

后面還有讓吉尼斯集團(tuán)吃驚的，戈賽特去世后，他的一個(gè)朋友找到吉尼斯啤酒廠的控股家族，請求他們贊助出版戈賽特科學(xué)論文集的單行本，作為對這位學(xué)術(shù)巨擘的紀(jì)念。吉尼斯家族有點(diǎn)糊涂，他們只知道戈賽特是個(gè)非常善于管理的企業(yè)經(jīng)理人，在他的操盤下，作為愛爾蘭國粹的吉尼斯啤酒無論在產(chǎn)量，口感和品質(zhì)上都到達(dá)國際一流的水準(zhǔn)，卻不知道他還發(fā)表過什么論文；經(jīng)過深入的查詢，圈內(nèi)和圈外的人們才意識到，原來發(fā)表在國際權(quán)威雜志《生物統(tǒng)計(jì)》（Biometrika）的一系列署名為“一個(gè)學(xué)生”（Student）的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)文獻(xiàn)，都是秘密地出自戈賽特之手。

下文是戈賽特最出名的文章：《論均值的可能誤差》。一個(gè)非常平庸的題目，從標(biāo)題黨的角度看是不及格，卻是科學(xué)史上被使用最廣泛的工具， Student’s t 檢驗(yàn)，任何從事科學(xué)和工程的專業(yè)人員對此都不會陌生。

1867年出生的戈塞特，在牛津畢業(yè)的時(shí)候拿到了化學(xué)和數(shù)學(xué)的雙學(xué)位，然后進(jìn)入總部在都柏林的吉尼斯啤酒廠，一干就是38年，直到在61歲的時(shí)候去世。

當(dāng)時(shí)的企業(yè)招收名校高科技人才還是一個(gè)比較罕見的現(xiàn)象，在吉尼斯之前，丹麥電話公司在這個(gè)方面是一個(gè)先行者，她在幾年前招了一些數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生。不過，電話公司的業(yè)務(wù)和電子與計(jì)算相關(guān)，數(shù)學(xué)在那里正有用武之地。但是你一個(gè)釀造廠招搞數(shù)學(xué)的人干什么呢？當(dāng)時(shí)沒人能想得通。

既然我們寫啤酒廠的總工，那免不了要聯(lián)系現(xiàn)實(shí)一下，提一句當(dāng)下熱評的“茅臺總工評院士”的新聞，中國人想不通茅臺釀造和科技工程有神馬聯(lián)系，正如當(dāng)年的英國社會搞不懂一個(gè)牛津理科高材生在啤酒發(fā)酵車間有何用武之地。

也許是和戈塞特的化學(xué)專業(yè)有關(guān)吧，人們這樣想。但有意思的是，看一看戈塞特在吉尼斯38年的職場生涯，他的成就基本和化學(xué)無關(guān)。

戈塞特第一個(gè)轉(zhuǎn)化為論文的酒廠課題是大麥發(fā)酵的酵母用量問題。要保持啤酒穩(wěn)定的口感，必須精準(zhǔn)控制投放酵母的量，量太少發(fā)酵不夠，太多了口味就變苦了。但是難度在于酵母培養(yǎng)在一個(gè)巨大的母罐之中，培養(yǎng)基是流動變換的，而且酵母菌無時(shí)不刻處在分裂和死亡之中，極難量化。

戈塞特的數(shù)學(xué)直覺讓他認(rèn)識到酵母的濃度不是一個(gè)固定值，而應(yīng)該使用一個(gè)數(shù)學(xué)上的概率分布來描述和預(yù)測，經(jīng)過大量的觀測和嘗試，他發(fā)現(xiàn)單位體積內(nèi)的酵母量服從泊松分布。

也許有的工程控制論史家覺得這個(gè)成就的原創(chuàng)性不夠，因?yàn)椴此煞植荚缭?00多年前就由法國數(shù)學(xué)家泊松定義和描述過了，后來曾經(jīng)有人使用這個(gè)概率研究過普魯士軍隊(duì)中被馬踢死的士兵數(shù)目，但這都是純粹毫無實(shí)際社會意義的學(xué)術(shù)探索，而戈塞特第一個(gè)把概率分布的概念進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)過程，有了它，發(fā)酵用酵母投放量就有了更好的控制，吉尼斯的消費(fèi)者就絕少抱怨咦你這個(gè)啤酒怎么今天比昨天的味道苦了，提高了產(chǎn)品的品牌口碑和銷售額，這是真金白銀的社會價(jià)值。

作為現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)開山鼻祖之一的戈塞特，他的另一個(gè)特殊作用是他在統(tǒng)計(jì)史上承前啟后的作用。

十幾年前我還在學(xué)校的時(shí)候，有一次去我的導(dǎo)師的辦公去找她。導(dǎo)師的辦公室在走廊盡頭的倒數(shù)第二間，她隔壁的房間有一個(gè)回廊凹入的結(jié)構(gòu)，仿佛是刻意地從嘈雜的樓中開辟出一塊僻靜之所，但是這間占據(jù)風(fēng)水寶地的辦公室卻是常年鎖著門，我從未見過它的主人。

那一次我看到一位老先生步履緩慢地從我導(dǎo)師的門口走過，也許是年紀(jì)大了，他的目光有點(diǎn)遲滯，膚色黝黑，光禿的腦門發(fā)亮，稀疏的白發(fā)平整地分向兩邊。我看到他打開走廊盡頭的那間辦公室走了進(jìn)去。我的導(dǎo)師帶有幾分莊嚴(yán)肅穆的表情對我說：這位老先生是R.A. Fisher最后的一個(gè)學(xué)生。

現(xiàn)代概率統(tǒng)計(jì)學(xué)公認(rèn)的創(chuàng)始人是費(fèi)舍爾（R.A.Fisher），他創(chuàng)立了以方差分析（ANOVA）為基礎(chǔ)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)；史上第一個(gè)真正的數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)家是卡爾皮爾森（Karl Pearson）。皮爾森的名字被用來命名線行回歸（Pearson Correlation），這大概是知名度僅次于t檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)概念了。皮爾森比戈塞特年長20歲，是他的老師；戈塞特又比費(fèi)舍爾大15歲，在學(xué)術(shù)上是他的長輩。戈塞特在兩位統(tǒng)計(jì)巨擘之間起到了一個(gè)牽線搭橋的作用。

三位大師，不知是不是錯(cuò)覺，皮爾森和費(fèi)舍爾的目光犀利如鷹，而戈塞特的面容是柔和謙遜的。

皮爾森長期棲身學(xué)術(shù)界，他的興趣在于理論的完備性。比如，為了達(dá)到概率統(tǒng)計(jì)分布完善性，他可以派幾個(gè)人不厭其煩地測量成千上萬隨機(jī)人群的身高骨骼等各項(xiàng)參數(shù)，用大樣本逼近正態(tài)分布的終極形式；費(fèi)舍爾壯年時(shí)期建功立業(yè)的地方是英國鄉(xiāng)下一個(gè)農(nóng)業(yè)觀測站，作為那個(gè)地方唯一的統(tǒng)計(jì)師，他從事的也基本是自己隨心所欲的研究項(xiàng)目。

而戈塞特的治學(xué)方法和這兩位天馬行空的風(fēng)格大有不同，他在大公司拿薪水，從事的研究就有諸多的實(shí)際限制，不能想怎么來就怎么來。

啤酒的四大原料是水、大麥、酵母、啤酒花。過去評定啤酒花（hops）品質(zhì)的主要方法是釀酒師對其色澤和氣味的主觀判斷，后來吉尼斯引入定量化學(xué)手段。戈塞特的任務(wù)是，通過監(jiān)控啤酒花里軟脂酸（soft resin）的含量來對其品質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

皮爾森可以動輒測量成千上萬人的身高體重和頭圍的周長，來研究正態(tài)分布曲線的規(guī)律，戈塞特卻不可能打開所有吉尼斯裝啤酒花的罐子取樣，他每次最多只能取十幾個(gè)樣本。那么問題就來了，假如兩組啤酒花的軟脂酸含量的差值為0.1，這是說明啤酒花的質(zhì)量不穩(wěn)定呢，還是偶然的誤差所致？

作為概率分布理論的奠基人，皮爾森指出需要四個(gè)統(tǒng)計(jì)量來準(zhǔn)確描述一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布，均值（Mean），方差（variance），偏度（skewness）和峰度（Kurtosis）。而戈塞特通過大量吉尼斯酒廠的小樣本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，均值和標(biāo)準(zhǔn)差的比例本身就是一個(gè)嶄新的統(tǒng)計(jì)量，他把它叫做t分布，其形狀由樣本量所決定。

如果說在測定酵母量的時(shí)候，戈塞特還僅僅是延用了已知的泊松分布；那么在監(jiān)控啤酒花質(zhì)量的工作中，他揭示了一個(gè)全新的統(tǒng)計(jì)分布。而在所有具有實(shí)際意義的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，樣本數(shù)之有限是一個(gè)永恒的現(xiàn)實(shí)問題，戈塞特的工作沒有點(diǎn)石成金的奇效，他不能讓10個(gè)樣本的統(tǒng)計(jì)效驗(yàn)力比肩N = 100，但是卻建立了用概率來量化小樣本實(shí)驗(yàn)不確定性的框架。直到今天，幾乎所有定量學(xué)科都依然在使用t檢驗(yàn)，報(bào)道p值和置信區(qū)間，這都要?dú)w功于一位酒廠工程師在發(fā)酵車間的勞動。

這是輝瑞RNA疫苗報(bào)道的1- p值和95%的可信區(qū)間，雖然采用的是貝葉斯的表述，但是核心思想的傳承最早依然可以追溯到戈塞特的啤酒實(shí)驗(yàn)。

也許是由于全職在工廠工作的原因，戈塞特沒有給出t分布的數(shù)學(xué)表達(dá)，這個(gè)工作是費(fèi)舍爾后來完成的。作為實(shí)踐大師的戈塞特采用了大量實(shí)驗(yàn)的方法算出了不同自由度下的t分布關(guān)鍵值的圖表，并用這些經(jīng)驗(yàn)值指導(dǎo)吉尼斯酒廠的生產(chǎn)。

吉尼斯給戈塞特的紀(jì)念徽章

幾乎所有的天才有其極端和桀驁不馴的一面，這在戈塞特的老師皮爾森和晚輩費(fèi)舍爾身上體現(xiàn)得尤其明顯。費(fèi)舍爾是極右，他認(rèn)為人類文明的最大危害是窮人和“笨人”生孩子太多導(dǎo)致惡性基因流行，所以高分貝地反對當(dāng)時(shí)英國的福利制度，他后來成為倫敦大學(xué)“優(yōu)生”系的系主任，他的理念和納粹德國的種族優(yōu)越論不謀而和，所以在二戰(zhàn)期間被認(rèn)為是納粹嫌疑分子，被禁止參與任何戰(zhàn)爭相關(guān)的政府項(xiàng)目。

而皮爾森是社會主義者，他蔑視貴族，同情下層人民，在讀了馬克思的著作之后，佩服得五體投地，為了表達(dá)崇拜，特別把他的原名（Carl Pearson）改成了卡爾馬克思的卡爾（Karl）。

可想而知，這兩個(gè)人是很難搞好關(guān)系的，雖然有戈塞特的從中牽線搭橋，皮爾森和費(fèi)舍爾是終身的宿敵。在戈塞特的介紹下，皮爾森本有意聘用費(fèi)舍爾當(dāng)他的副手，但是費(fèi)舍爾拒絕了，反而花了一輩子時(shí)間找出皮爾森文章中的各種理論瑕疵然后滿世界去說；而作為學(xué)霸的皮爾森把持了當(dāng)年統(tǒng)計(jì)學(xué)權(quán)威期刊Biometrika, 禁止發(fā)表費(fèi)舍爾的任何東西，他唯二的兩篇文章都是戈塞特介紹發(fā)表的。后來費(fèi)舍爾不得不找一些不知名的學(xué)術(shù)期刊發(fā)表自己的成果，還得是自費(fèi)。

但戈塞特是天才中的異數(shù)，也許是他在大企業(yè)中從基層一直干到總工的緣故，他善長和各類人士培養(yǎng)良好的個(gè)人關(guān)系，整合集體的力量實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)，沒有人知道他的意識形態(tài)，但他和勢不兩立的皮爾森和費(fèi)舍爾保持了終生的友誼。同時(shí)他也是一個(gè)謙虛低調(diào)的人，當(dāng)費(fèi)舍爾把大量的數(shù)學(xué)證明寄給他，他會老老實(shí)實(shí)給皮爾森寫信說這些高維幾何問題我看不懂，請你定奪。當(dāng)有人恭維他在t檢驗(yàn)上的杰出貢獻(xiàn)，他謙虛地回答“即使沒有我，費(fèi)舍爾早晚也會做出來”。

戈塞特一生在吉尼斯酒廠任職，收入豐厚衣食無憂，同時(shí)在學(xué)術(shù)上做出杰出貢獻(xiàn)，應(yīng)該是人生無憾了。但如果一定要找出美中不足的話，還真有一個(gè)，那就是他不是院士。

他的兩位忘年交皮爾森和費(fèi)舍爾，都是英國皇家學(xué)會會員，但他不是。

在目前的“茅臺院士”的爭議中，有人質(zhì)疑茅臺總工的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)不夠，于是有人檢索了一下發(fā)現(xiàn)王工發(fā)表了40-60篇釀酒類文章。而當(dāng)年吉尼斯的制度是，任何研發(fā)人員的工作都是為了雇主的盈利而服務(wù)的，發(fā)表文章可能會造成商業(yè)機(jī)密的外泄，因而不許發(fā)表。

但是戈塞特的老朋友皮爾森在Biometrika有一言九鼎的地位，所以他利用職務(wù)之便，允許戈塞特使用Student的化名發(fā)表，而且不提及吉尼斯酒廠的大名。所以，在很長一個(gè)歷史階段，盡管t檢驗(yàn)被世界公認(rèn)，戈塞特卻是一個(gè)陌生的名號。

如果不是吉尼斯這個(gè)規(guī)定，戈塞特肯定能評上院士，我們今天使用的將會是戈塞特檢驗(yàn)，而非Student’s t test。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）