Persi Diaconis拿起一副刚拆封的普通扑克牌，在一侧用马克笔写下“RANDOM”。他洗了洗牌。字母们组合成了六个奇特的符号，仍然隐约像是字母R、A等等。Diaconis再次洗牌，侧面的标记变得难以辨认。再洗两遍之后，你甚至都看不出曾经有六个字母。牌的侧面看起来就像电视机的雪花屏。之前看起来并不随机，但现在确实随机了。
一副牌看似随机的排列有时不过是一种幻觉。斯坦福大学数学家、经验丰富的魔术师Persi Diaconis，可以通过一系列完美的洗牌将一副牌恢复到原来的顺序。诀窍是：Diaconis每次切牌时，都会将牌叠的上半部分的一张牌精确地插入下半部分两张牌之间的空隙。摄影：Sian Kennedy
继续看。再洗三遍后，“RANDOM”这个词奇迹般地再次出现在牌的侧面——只是字母变小了一半，写了两遍。再洗一遍后，原来的字母以原来的大小显现出来。Diaconis熟练地翻转牌面并将其展开，正如他当初那样，从黑桃A到方块K，它们的顺序完全没有改变。
Diaconis刚刚连续完成了八次完美的洗牌。这并非戏法，而是他年少时磨练出的技艺：Diaconis 14岁离家出走，成为一名魔术师的助手，后来成为一名职业魔术师和扑克玩家。即使到了57岁，他仍然是地球上少数能在一分钟内完成八次完美洗牌的几十人之一。
Diaconis目前的工作远不止于手部技巧。他是斯坦福大学的数学和统计学教授。同时，他也是世界上最顶尖的洗牌专家。他深知看似随机的事物往往并非如此，他将大半生的事业投入到探索两者之间的区别。他的研究应用于计算机文件系统和进化过程中基因组的重组。这又将他引回了拉斯维加斯，在那里，他不再试图打败赌场，而是为它们工作。
在二十一点游戏中，算牌者通过记忆已经出过的牌，来提高获胜的几率，并根据对未出现牌的了解下注。例如，如果一副牌中还有很多人头牌和10点牌，而他需要一张10点牌组成好牌，他就会下更大的赌注，因为他更有可能拿到它。Diaconis估计，一个好的算牌者比赌场有1%到2%的优势。在不顺的时候，一个好的算牌者能在短时间内输掉10000美元。而在顺利的时候，他可能会被一个身材高大的人拍拍肩膀，并被告知：“你今天可以收工了。” Diaconis在二十多岁时就已经意识到，通过数学来谋生更容易。
两年前，Diaconis自己也收到了一个“拍肩”的通知。一家赌场设备制造商写信给他，请他计算该公司的洗牌机是否能产生随机洗牌。令Diaconis惊讶的是，该公司给了他和他的斯坦福同事Susan Holmes“空白支票”，让他们研究这台机器的内部运作。这就像带一个俄罗斯间谍参观中情局，并让他寻找漏洞一样。
Diaconis说，洗牌机刚出现时，它们是透明的，所以赌客可以看到内部的切牌和混牌。但赌客们过了一段时间就不在意了，洗牌机也变成了封闭的盒子。它们也停止了像人类那样洗牌。在Diaconis和Holmes研究的机器中，每张牌都被随机地一次一张地分配到10个架子中的一个。洗牌机可以将新来的牌放在已在架子上的牌的上方或下方，但不能放在中间。
“我当时就知道有问题了，”Holmes说。如果你从一副牌顶部的所有红牌和底部的所有黑牌开始，通过洗牌机处理一次后，你会发现每个架子上都像一个红黑三明治。红牌，最先被放在架子上，构成了每个三明治的中间部分。黑牌，后来的，构成了外面。由于只有10个架子，红牌后面跟着黑牌或反之的颜色变化最多只有20处——这比一副随机洗牌预期的平均颜色变化次数（26次）还要少。
如果将牌编号从1到52，非随机性会更加明显。通过洗牌机处理后，牌上的数字会形成一个锯齿形图案。顶架上方的牌通常是较大的数字。然后数字减小，直到达到第一个红黑三明治的中间；然后它们又增大又减小，以此类推，最多10次。
Diaconis和Holmes计算出了任何一张牌通过机器一次后出现在任何特定位置的确切概率。但这并没有表明赌客是否能利用这些信息来打败赌场。
于是Holmes设计了一个演示。它基于一个简单的游戏：你从一副牌中一张一张地取出牌，并试图在你看到它之前预测你选中的是什么。如果你记住了所有的牌，你总会猜对最后一张。你会猜对倒数第二张的一半，倒数第三张的三分之一，以此类推。平均而言，你会从52张牌中猜对大约4.5张。
通过利用穿过洗牌机的牌的锯齿形图案，Holmes找到了一种方法可以将成功率翻倍。她开始预测最大的牌（52）会出现在最上面。如果结果是49，那么她就预测48——下一个最大的数字——作为第二张牌。她就这样继续下去，直到她的预测太低——比如预测15，而实际牌是18。这意味着洗牌机已经到达了锯齿形的底部，数字会再次开始上升。所以她会预测下一张牌是19。从长远来看，Holmes（或者更确切地说，她的计算机）可以每52张牌猜对九张。
对赌客来说，这意味着令人震惊。想象一下玩二十一点，在你翻牌前就知道六分之一的牌！实际上，二十一点玩家不会有如此大的优势，因为有些牌是隐藏的，而且使用了六副牌。尽管如此，Diaconis说，“我确信这会使普通算牌者的优势翻倍或翻三倍。”
Diaconis和Holmes向设备制造商提出了一些建议：将牌在机器中过两次。另一种选择会更昂贵：建造一个52个架子的机器。
可以说，这是洗牌理论的一个小胜利。但随机化不仅适用于扑克牌。进化在几个方面随机化染色体上基因的顺序。最常见的突变之一称为“染色体倒位”，即染色体的一臂在两个随机位置断裂，颠倒两端，然后重新连接，基因顺序相反。在果蝇中，倒位发生的频率大约是每百万年一次。这与Diaconis 20年前研究的一种称为“转位”的洗牌方法非常相似。利用他的方法，数学生物学家已经估计出从一个物种的果蝇到另一个物种，或者到一个完全随机的基因组需要多少次倒位。Diaconis认为，这才是他离家出走想寻找的真正神奇之处。“我发现令人惊奇的是，”他说，“那些纯粹出于美学原因而发展的数学，竟然与工程师或染色体在想制造混乱时所做的事情完美契合。”
