程序不能生成真随机的原因主要可以归纳为以下几点:
程序的确定性
程序是基于算法和逻辑的,它们按照预定的指令顺序执行。因此,程序生成的随机数实际上是由算法计算得出的,而不是真正的随机数。算法的可重复性意味着相同的输入会产生相同的输出,这使得程序生成的随机数在本质上是可预测的。
缺乏真正的随机源
计算机本身是一个确定性的机器,没有真正的随机源。随机数生成函数需要一个初始种子作为输入,但计算机的硬件状态(如时间、硬件配置等)仍然是可测量和可预测的。因此,即使使用种子,生成的随机数序列也是可重现的。
伪随机性
由于计算机的确定性特性,我们通常说的随机数实际上是伪随机数。伪随机数序列是通过确定性算法产生的,但经过一系列复杂的计算使其在统计上具有随机性。然而,伪随机数序列是可以被重现的,只要知道算法和种子,就可以重现相同的序列。
物理限制
真正的随机性是建立在物理过程的基础上的,例如量子力学中的随机性。然而,计算机是基于二进制的逻辑电路,它的运行是基于精确的物理规律,因此无法直接生成真正的随机数。
硬件限制
计算机的硬件是基于逻辑电路和时钟脉冲的,它们是以可预测的方式运行的。无论是计算机内部的电子元件还是外部的输入设备,都受到物理因素的影响,导致无法生成真正的随机数。
总结来说,编程无法实现真正的随机性是因为计算机的基本工作原理和编程语言的特性所决定的。尽管我们可以通过伪随机数生成器来模拟随机性,但这些方法仍然无法达到真正的随机性。为了增加随机性,可以使用真随机源或外部随机数服务,并增加随机性的复杂性。