怎么让泰勒·斯威夫特跑赢博尔特?睡⼀觉就可以(不是做梦)

作者: 玛侬·⽐肖夫(Manon Bischoff)

来源: 环球科学

发布日期: 2023-05-14 21:31:15

本文探讨了睡美⼈问题,这是一个在数学和哲学领域引起广泛争议的问题。文章详细描述了实验的流程和关键点,并分析了两种主要观点:一种认为睡美⼈应该回答硬币正⾯朝上的概率是1/2,另一种则认为是1/3。通过极端情况的假设,文章进一步探讨了这些观点的合理性,并指出这一问题对于理解和拓宽决策过程和概率思考的重要性。

一般情况下,数学问题都有确定的答案——特别是不太复杂的问题。但对于2000年的⼀个热⻔问题——被称为睡美⼈问题(Sleeping Beauty problem),数学家仍未给出⼀致的答案。哲学和数学领域的学者分成了两⼤阵营,不断为⾃⼰⽀持的观点增加⼗分可信的论据。甚⾄相关论⽂都已经发表了⼀百多篇,⽽⼏乎每个听说过睡美⼈思想实验的⼈也都有⾃⼰⾮常肯定的答案——虽然他们的答案可能不⼀样。

让我们来看看困扰专家的到底是什么样的问题:睡美⼈同意参加⼀项实验,实验流程为:周⽇时她服下⼀⽚安眠药并进⼊梦乡,然后实验⼈员抛⼀次硬币;如果硬币是正⾯朝上,睡美⼈会在周⼀被唤醒,然后吃药睡着;如果硬币反⾯朝上,睡美⼈会在周⼀被唤醒、吃药睡着、周⼆再醒过来、再吃药睡着。⽆论是哪种情况,睡美⼈都会在周三醒过来,实验结束。关键的⼀点是,由于服⽤了安眠药,睡美⼈不会记得之前⾃⼰是否被叫醒过。

所以,当她醒过来时,她⽆法判断当天是周⼀还是周⼆。实验⼈员也不会告诉她抛硬币的结果,或当时是哪⼀天。

他们只会在睡美⼈醒后问她⼀个问题:硬币正⾯朝上的概率是多少?根据抛硬币的结果,研究⼈员会唤醒睡美⼈⼀次(硬币正⾯朝上,则在周⼀叫醒)或两次(硬币反⾯朝上,则会在周⼀和周⼆叫醒)。

假设你⾃⼰是睡美⼈:你醒了,你不知道今天是周⼏,你也不知道之前有没有醒过,只知道这个实验的理论流程。那么你的答案会是什么呢?

我的第⼀直觉是睡美⼈应该答1/2。⽆视实验的其他部分,硬币某⼀⾯朝上的概率总是50%。美国哲学家戴维·刘易斯(David Lewis)也⽀持这⼀答案。毕竟,即便研究⼈员在睡美⼈睡着之前就抛硬币,也不应该影响任何结果或答案。按照实验设计,睡美⼈⽆法得知任何额外的线索,所以从逻辑上说她应该回答硬币正⾯朝上的概率是1/2。

但是还有⼀种有⼒观点认为答案应该是1/3。

想⼀下整个实验的过程,睡美⼈醒过来可能有三种情况:在周⼀醒过来,硬币正⾯朝上;在周⼀醒过来,硬币反⾯朝上;在周⼆醒过来,硬币反⾯朝上。那么每种情况发⽣的概率是多少呢?从数学⻆度和实验⻆度都可以得到答案。假设你抛硬币100次,其中48次正⾯朝上,52次反⾯朝上。换句话说,周⼀醒来/正⾯朝上的情况会发⽣48次,周⼀醒来/背⾯朝上和周⼆醒来/背⾯朝上分别发⽣52次。

由于周⼆醒来/背⾯朝上总会发⽣在周⼀醒来/背⾯朝上之后,所以三种情况发⽣的概率相等,因此只能等于1/3。根据上述理由,当睡美⼈醒来后被问及硬币正⾯朝上的概率时,她应该回答1/3。

极端情况下的睡美⼈问题。在看了前⾯两种主流观点后,你将如何回答这个问题呢?为了更好地理解睡美⼈问题,我们可以思考⼀个更极端的情况。假设硬币反⾯朝上时,睡美⼈不是只会被多唤醒⼀次,⽽是会被唤醒⼀百万次。

(可以假设这发⽣在在⼀个较短的时间段内——因为即使是对童话⼈物来说这样的时间安排也过于残酷了。)如果你叫醒她,问硬币正⾯朝上的概率,那这种情况下回答1/2就不太合逻辑了:因为在硬币反⾯朝上时,睡美⼈会被连续提问⼀百万次,⽽正⾯朝上时则只会被提问⼀次。

睡美⼈谜题还有许多有趣的应⽤,哲学家和数学家可以据此拓宽对决策过程和概率的思考。⽐如,这⼀思想实验展示了⼈的不同看法(在本例中是睡美⼈的看法)是如何导向不同的合理结论的。它还强调了实验可能性的数量(⽐如抛硬币的正⾯和反⾯)与身处实验中的某⼈可能经历的差异。

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