theorie des assurances, a
cherche curieusement dans
lesdocuments de
la Statistique la confirmationde
la loi des ecarts. IIintroduit, sous lenom de
coefficientde divergence,
le rapport de Fecart observe a Fecart
moyen prevu
par le calcul.Unphenomene
sembleregulier,leschiffresquileresument,
sans etre constants, varientpeu
d'uneannee
a Fautre.On
peut composer une urne
qui, sous Finfluencedu
hasard, representeraen moyenne, dans un grand nombre de
tirages,par
les boules noiresamenees,
la loide Farriveede Fevene-ment. On nomme
ecart,pour Fume,
la difference avec lamoyenne annoncee par
le calcul. L'ecart,pour Fevenement,
est la difference entre le chiffre relatif a
une annee
et lamoyenne
generale. Si lehasard
regie lephenomene,
lecoef-ficient de divergence differera
peu de
Funite.Un
rapportplus
grand
revele, s'il se maintient, Finfluence d'une cause perturbatrice.Un
coefficientde
divergence plus petitque
Funite ferait deviner,au
contraire,une
action regulatrice qui, surveillantpour
ainsi dire le hasard,amoindrit
lesinegalites et
en
efface le caractere. Tel est le casd'un
observateur trop avise qui,dans
les casdouteux,
altere et corrige les observationspour en
accroitre lavraisemblance.Pour
les naissances des fillesetdes gargons, le coefficientde
divergence a ete 1,17pour
laFrance
entiere,de r832
aXXX PREFACE.
1841, et r,3S
de
i85i a 1864. II confirmepour
ces periodes la supposition d'une probabilite constante.Le
rapportdu nombre
des naissance nalurellesau nombre
total des naissances est
moins
regulier.Le
coefficient de divergence,de 1817
a 1826, est egal a i5;pour
le rapportdu nombre
desmanages
a la population, le coefficient de divergence,de 1829
a 1848, s'est eleve a 20.Le
rapportdu nombre
des deces a lapopulation a
pour
coefficient
de
divergence86
!Les
anomalies sontcontinuelies.Le
coefficientne
porteque
sur desecarts, ilfautleremarquer.
Le nombre
des decespendant une annee
etantsuppose pour
la
France
entiere egal a i million etau
trente-sixieme de la population, Tassimilation des Tables mortuaires annuellesaux
tirages fails36
millions de foisdans une urne
contenanti boule noire et
35
boules blanchespeut
etre tentee.Le nombre
des boules noires,comme
celui des deces, differerapeu de
i million ; mais, tandisque
1'ecartmoyen, pour
lenombre
des boules noires, sera egal a 800, celui des deces sera86
fois plusgrand
;86
fois800
font68800,
c'estmoins de
2pour 1000 de
lapopulation.Une epidemic
produisanta Paris4000
decespour une annee
pourrait,pour
ledeparte-ment
de la Seine, expliquer le coefficient 86.Le
cholera de1
849
a faitperir20000
Parisiens.Les
loisdu
hasard sont invariables, ce sontles conditionsdu
jeu qui changent. Poisson,pour
les plier a lous les acci-dents, a cru completer Poeuvrede
Bernoullien enongant
saloi
des grands nombres.
Pour que
lehasardregulariseTarrivee d'un evenernentet que, surun grand nombre
d'epreuves, les rapports soient certains, aussi bienque
la loi des ecarts, il fautque
la pro-babilite soitconstante. Poissonsupprime
cette condition.Un
cas fictif tressimple
montrera
la porteedu nouveau
LES LOIS DU HASARD. XXVI principe.
Une urnc
contient des boulesnumerotees, on y
faitune
serie de tirages; mais,
en remettant chaque
fois la boulequ'on
a tiree,on
neglige d'agiter et de faire lemelange
:les chances,
peu
apeu, deviennentinegales ; certainesboules sortent plussouvent que
les autres, la theoriesemble
raiseen
defaut. Continuez, ditPoisson
;pour prolonge que
soitle desordre, il est
embrasse lui-meme dans
la loi desgrands nombres
; certaines boules sont dessus,vous
les verrez dessousun
aulrejour
;riiomme peu soigneux
a faire lemelange
auraun
successeur plus consciencieuxou dont
la negligence, qu'ii faut prevoir, profilera a descombinaisons
nouvelles; tout alalongue
secompensera.
Gitons sespropres paroles :Les
chosesde
loute nature sontsoumises
aune
loiuniverselle
qu'on peut
appelerlaloides grands nombres.
Elle consiste
en
ce que, siTon
observe desnombres
tres considerablesd'evenements de meme
nature,dependant de
causes qui varient irregulierement, tantotdans un
sens,tantot
dans un
autre, c'est-a-dire sansque
leurvariation soit progressivedans aucun
sens determine,on
trouvera entre cesnombres
des rapports a trespeu
pres constants ;pour chaque
naturede
choses, les rapportsauront une
valeur specialedont
ils s'ecarterontde moins
enmoinsa mesure que
la serie des
evenements
observesaugmentera davantage
etqu'ils atteindraient, s'il etaitpossible
deprolonger
cette serie a Finfini.Tel estle
resume
faitpar Poisson lui-meme
d'une decou-verte qui se distingue bienpeu
des loisdu
hasard, et a laquelle il a, apeu
pres seul je crois, attacheune grande
importance.B.
xxxrr PREFACE.
III.
Aucune mesure
n'est certaine, mille operations succes-sivesdonnent
mille resultats differents.Non que
1'observa-leur, de
mieux
enmieux
instruit, corrige ses defauts et s'avance verslaperfection. II n'en va pas ainsi.Les
derniers resultatsne
ressemblent en rienaune
limitedont on
s'appro-cheraitpar contmuel
progres ; les evaluations, tantot trop petites, tantottrop grandes,sesuccedenten
confusion et sans ordrecomme
des boules blanchesou
noires puisees dansune
urne.Bessel, apres
un
siecle ecoule,comparail
les observationsde Bradley aux
resultatsconnus
d'une theoriedevenue
certaine.En
classant les differences,dont
le desordre est complet, il trouva, sur 47 observations,g4
erreurs infe-rieures a~
deseconde, 88 comprises entre et
~,
puis, successivement, entre^
et j^, entre et~, ..., jusqu'a i'", la plusgrande
deserreurscommises par
Bradley, lesnombres
decroissants 78, 58, or, 36, 26, i4,io , 7 et 8. Si les plus petits sontles plus
nombreux, Thonneur
n'en revient ni ace
grand
observateur Bradley, niaux
constructeurs des instruments deGreenwich
5 leur excellence fait la petitesse,non
la loi des erreurs;un instrument
mediocre,un
obser-vateurmoins
soigneux, remplaceraient lesdixiemes de
secondepar
des secondes, les secondes peut-etrepar
desminutes
5 a cela pres tout resterait pareil.La courbe
des erreurs en s'elevantconserveraitlameme
forme.L'origine des erreurs est tres diverse.
Les
unes sonl for-tuites,renchainement
en est infini ; c'est tantot Fairagite par le vent, tantot
un ebranlement du
sol,un nuage
qui passe,un rayon
de soleil qui trouble Tobservateur, tantotLES LOIS DU HASARD. XXXIII
une
attention precipileeou
distraite; lehasard
decide, mille causesimprevues
se reunissent, ajoutent quelquefois leurseffets, quelquefois les retranchent,
suspendent ou
repren-nent
leur action : tout est incertaijn, toutchange,
sans incli-nation dansaucun
sens.II
n
?en
va pas-ainsi des causespermanentes
; c'estune
balancemal
construite, les tils d'une lunettemal
places,un metre
trop court,un chronometre
trop rapide.Les mesures
prises sous de telles influences n'entourent plus la valeur exacte,mais une
autre,souvent
fortdifferente;une
nouvelle scriede
mesures, sous 1'influencepermanente
desmemes
causes, se
groupera autour de
lameme moyenne.
Tout
observateursoigneux
etudie les erreurs constantes et les corrigesansretrancher la cause; rienne trompe moins qu'une
balancetrompeuse. Qu'importe que
les bras soient inegaux,pourvu qu'on
lesache? Qu'un gramme
ait999
mil-ligrammes, un decimetre 99
millimetres, Fobservation re-duite conserve toute saYaleur.Toute mesure
estcomparable
aun
jeu; les erreurs possibles en plusou en moins
sont leschances de
gainou
deperte; les erreurs constantes
chan-gent
les regiesdu
jeu, les erreurs fortuites laissent le jeu equitable.La
loique
doivent suivre; d'apresune
ingenieuse theorie,et
que
suiventa trespeu
pres;quand
elles sontnombreuses,
les erreurs corrigees
de
toute inclination Gxe, a ete propo-seepar
Gauss. L'histoireen
est singuliere.En proposant
en 1809 une hypothese
sur la theorie des erreurs, 1'illustreauteur ne
pretendaitnullement
etablir la verite,mais
la chercher. Laplace,par une
voie differente, sansbeaucoup de
rigueura son tour, avaitobtenu
lameme formule
qui,tres voisine
souvent de
la verite, pourrait s'en eloigner sansdementir
la Science.XXXIV PREFACE.
Le
principede Gauss
est fort simple :quand une gran-deur
a etemesuree
plusieurs fois, les erreurs constantesetant ecartees (la precaution est necessaire), entre plusieurs resultals
egalement
dignesde
confiance, lamoyenne
est, enFabsence de
tout autrerenseignement,
la valeur la plus pro-bable.Les consequences de
cetaxiome
sont belles etimpre
vues,mais
incertaines;Gauss
en convient volontiers.Le rapprochement
des observalions peut affaiblir la confianceen
quelques-unes d'elles. Si quatre pesees successives ontdonne 2o
ms, puis 27"*',26
my et 28ingr,
on
se decidera sans doute, quellesque
soientles circonstances, a ecarter lapre-miere mesure pour
adopterlamoyenne
des suivantes.Quoi
qu'il en soil, Gauss, sur ce
fondement,
etablitingenieuse-ment une
formuleque
Texperience confirme.Le
hasard,quand
les epreuves sontnombreuses, amenant chaque eve-nement en
raison de sa probabilile, il suffit,pour
juger la formule, de fairemesurer un grand nombre
de foisune
gran-deur que Ton
connail tresexactement
a1'avance.La
probabilite des erreurs suit, d'apres la formule,preci-sement
la loides ecartsdans
les epreuves repetees.La
ren-contren'estpas fortuite,Laplace Fa
expliquee.Les
erreurs constantes etant ecartees, les accidents fortuits troublent seulschaque
epreuve, ils sont analoguesaux
tirages faitsdans une
urne. Laplacedeveloppe
cerapprochement,
lerend
precis, transforme leprobleme,
et retrouve laformule de
Gauss.Cette admirableet tres simple
formule
s'etend a toutesles grandeurs, s'applique a tous les instruments, regit toutes les observations etembrasse
tous les procedes demesure
; les differences, d'un cas a 1'autre, sigrandes
qu'elles puissent etre, seresument
dansun nombre
caracteristique represen-tant laprecision,Verreur probable, lepoids de
I'obsejva-LES LOIS DU HAS\Un. XX\V tion;
pen imporlc
lenom, un
seulnombr^ connu pcrmet
decalculer Louies les
chances
etdepredire,
surun grand nombre
d'epreuves, la distribution certaine des ecarts.
Si
Ton
caracteriseune
seric demesures par
Verreur pro-bable
qu'il
y
achance
d'atleindreou
dene
pas atteindre,en prenanL
cctLe erreurpour
unite, la probability d'une erreurdouble
clifferepeu
de^,
celle d'une erreur quintuple s'abaisse a~^-; pour une
erreur div fois plusgrande que
1'erreurprobable, lenombre donne
par laformule vaut une
declarationd'impossibilite.L'inslrument, il
ne
faut pas 1'oublier, est, aussi bienque
1'observateur,suppose
sans defaut;on
n'accepteen
luique
des defaillances, des accidents forluitsqu'aucune
cause con-stante n'inclinedans aucun
sens.Les
epreuvesdu
tir, soitau
canon, soit a la carabine, mettcnt en evidence les effetsdu
hasard; les erreurs for-tuites outpour
origine, outre lecoup
d'ceil plusou moins
juste et les distractionsdu
pointeur, le poids variabledu
projectile, les inegalites
de
sa structure, letassement
irre-gulierde
lapoudre,
les courants, les vibrations,Thumidite
descouches
d'airtraversees; c'est
pour
cela que, sans chan-ger en lien les conditionsdu
tir,on
voit lescoups
s'ecarterles
uns
des autres,en
segroupant autour d'un
point central,autour du
butlui-meme,
si les erreurs constantes sont ecartees.Un
savant professeur,M.
Jauffret, a defini,par une image
fort nette, les lois
de
distribution des coups, identiques, d'apres letheoreme de
Bernoulli, a celles des probabilites.Si, visant
pendant un
longtemps un meme but
place sur lesol,
on
arretechaque
boulet au pointmeme
de sa chute, 1'amas des projectiles prescntcra Taspectd'une
clochedont
la base circulaire aurait le
but pour
centre;un
lireur plusX\XVJ PREFACE.
adroit retrecirait la cloche et la rendrait plus
haute
;une moindre
precision donnerait naissance aun
solidemoins
eleve, s'abaissant plus
lentement
vers le sol.N'est-ilpas merveilleuxet
presque
incroyablequ'on
puisse,par
leraisonneinentseul, predire ainsi ladispositiondesbou-lets sans connaitre Padresse
du
pointeurnidemander
lapre-cisionde
Farme?
Les
formules, adit Poinsot,ne donnenl que
cequ'on y
amis.
Aucun raisonnement ne
faitdavantage;
le dernieran-neau d'une
chaine de deductions est,pour
qui sailTy
voir,tout entier
dans
les hypotheses.Nous avons
expressernent suppose, ilne
fautpas Foublier, qu'il n'existedans Farme
nidans
lamaladresse du
pointeuraucune
cause d'erreur con-stante ; il n'yadone
pas plusde
chance, c'estThypothese meme, de
tirer a droite plutotqu'agauche,
trop pres plutotque
trop loin. Faut-il s'etonnerque
lebut
se trouveau
centre des divers points atteintsdans une longue
seried'epreuves?
Si plus de la moitie se trouvait a droite,on en
concluraitqu'une
cause lesy
porte, et ceseraitune
erreur constante.Un doute peut
s'elever encore.Les
erreurs constantes sont cellesque Ton peut
corriger, lamaladresse
estune
cause fortuite,un
tireurmaladroit atteint bienrarement
lebut
;au
lieude
le cacher sous lesommet
d'undome
depro-jectiles,
ne
ie laisserait-il pasau
centre d'ungrand vide?
Diogene
pensaitainsi :Un
jour, voulants'esbattre, ilvisita lesarchers qui tiroient ala butte ; entre iceux,un
etoittant fautier, imperitetmaladroit,que
lorsqu'il estoit enranc de
tirer, tout le
peuple spectateurs'escartoit
de peur
d'etrepar
lui feru.
Diogenes
1'avoitun coup vu
siperversement
tirer,que
la fleschetomba
plus d'un trabut loin de la butte ;au second
coup, le peuple, loinde
cote et d'autre,s'escar-LES LOIS DU HAS4RD. XXXVII tant, il accourut et se tint
en
pied, jouxte le blanc. affirmant cetuy lieu etrele plus sur etque
1'archer feriroit tout autrelieu, le blancseul etre
en
seurete de traict.La
plaisanteriefit rire. II n'aurait pas fallu
recommencer
souvent; les gouttes d'eau, guideesparle hasard, n'epargnenta lalongue aucun
pave.Pourquoi
lesprojectiles,non moins nombreux,
c'est Phypothese, eviteraient-ils le point vers lequel,
adroi-tement ou
non,on
s'etudie a les diriger tous?Dans
la formule de probabilite des erreurs, la rigueur,nous Favons
avoue, n'a pas etemise
;Paxiome suppose
est loin d'etre evident; les
consequences
sontcomme
lui discu-tables.Dans
les concoursde
tira la carabine,chaque
tireurayant
droit aun
certainnoinbre de balies,on
decidedu
me-rite
de chacun par
la distancemoyenne de
ses baliesau
but.La
theorie consultee prescriraitune
autre regie : la plus petitemoyenne du
carre des ecarts caracterisemieux
le plus adroit.La
decision, je crois, a eteprise
pour Parmee
beige.Le changement
estde
petite consequence, et surun grand nombre
d'epreuves toutes lesmethodes
s'accorderaient; toutes deux, laseconde
surtout, traitent tropseverement
letireur, si adroit
qu'il se soit
montre, dont un coup
s'est egare des autres.Supposons, pour donner
des chiffres simples,qu'un
tireurayant
placeneuf
balies a la distancemoyenne
idu
but, ladixieme
s'en ecarte a la distance 10.D'apres
lapremiere
regie, lamoyenne
generale etant 1,9, il sera pre-fere a celuidont
toutes les balies seraient a la distance 2;
cela parait juste.
La
seco.nde regie, celle qui s'appuie sur la loide
probabilite des ecarts, placeraitavant
lui le tireurdont
Loutes les balies seraient ala distance 3. Peut-etrevau-drait-il
mieux,
sans tant raffiner, s'en tenir a la vieille me-thode, qui reserve le prix a qui le plus souventtouche
lamouche,
sans rechercher Tecart des baliesmoins
heureuses.X\\MII PREFACE.
La
formule deGauss
declare,pour
ainsi parler, certains cas impossibles. N'invite-t-elle pas par la,quand
ils se pre-sentent, a se defierun pen
cFelle"?Les
cas exccplionnelsechappent
a toute regie.Le bon
sens neperd
jamais scs droits :opposer
a Feviclcnceune formule demoutree^
c'est apeu
proscommc
si,pour
refuser aun homme
le droil devivre,
on
alleguaitdevaut
luiun
acle de deces authentique.La moyenne
d'ungrand
noinbrcde
mesures,quand on
ecartc les errcurs conslante^ esl
une mesure
plus precisequo
celles quiFont
fournie; Ferreur probable estdiminuee, ctla precision atigmentecommc
la racine carreedu nombre
desepreuves.
Fourier conriaissait ou soupgonnait cette regie :
pour prendre
la hauteur de lapyramide
deCheops,
il fit siinple-rnentmcsurer par
des soldals les :o3marches
de ce gigan-tesqueescalier. c<Yos homines manquent
d'habilude,disait-on;
les surfaces soul irre^ulieres, les aretes sont inclinees;aucunc
precision n^est possible, et Ferreurcommise
sur cliaquemarche
sera muliiplieepar
ao3. Ellelesera par i\ seulenient, repondit-il resoltiment, car \f\ estlaracine carree de 2o3.La comparaison
avocune mesure
plus exacteauraitpu
le contredire; on nelafit pas.En
ire lesgrandeurs inconnues
enchaineespar
les for-mules, la Science, danschaque probleme,
choisilpour
ladeterminer
direclement laplus accessible
aux
mesures.Pour
peserFobelisque il n'exisle pas de balance;une
chaine d'arpenteur donnerait Ireslentement
et trcsmal
ladistance de Paiis aHome. La
theorie fournit des equations,on
lesaecepte lotites,
chacune
estirreprochablc; 1'Algcbre
degage
les inconnues; les chiflres
malheureusement
se contredisenl toujours.Que
doil-on faire?Entre
desmesures
discordanteson prend
lamoyenne; pour
des equations, cemot
n'a pasLhS LOIS DU IUSARD. XXXIX
de
sens; a chacune, cependant, il fautun
role; lamethodc
desmoindres
carres enseigne et prcscrit la meiileurecom-binaison.
Cetle
methode,
inventeepar
Gauss,proposee pour
lapremiere
foispar Legendre
; aprocure
plusd'une deception.La masse
de Jupiter, deduite parNewton
de 1'etude des satellites, corrigeepeu
apeu par
les progres des observa-teurs, culculee denouveau
parBouvard
a Faide des pertur-bations de Saturne, semblait fixee a-^o de
celledu
Soleil.Les
principesdu
calcul des chances permettaientde
parier, suivant Laplace,999308
centre ique
1'erreur n'est pas lacentieme
partiede
la valeur trouvee. Quelle ostentation de consciencieux savoir! C'est9Q93o8
fr, ni plus ni inoins,que Ton peut
risquer contre iip.On
auraiteu
tort de risquer dixsous-,
on
les auraitperdus; les perturbationsde Junon Font
prouve.Sans
contester ce ternoignage irreprochable de la petite planete,Poisson
maintenaitles principes. c<Les
calculsde
Laplace,dit-il, ontdonne,
avecune
precisionvoisinedela certitude,une masse
plus petite qu'elle n'estreellement. Celane
provientd'aucune
inexactitudedans
les formulasdont
il a faitusage; ily
alieudecroireque
lamasse de
Jupiter,un peu
troppetite,resultedequelques
termesfautifsdansI'expression des perturbations. Poinsot, son spirituel adversaire,pour
transformer 1'apologieen epigrammc, ne change
rienau
trait
que
Taccent :Apres
avoir calcule laprobabilite d'une erreur, il faudrait calculer la probabilited'une
erreurdans
le calcul.
Peut-on, par des