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第四十五章 三门问题

    第45章 三门问题天幕再次亮起,这次是红蓝色调的背景,奶龙一个360度黄金回旋堂堂登场。

    奶龙清了清嗓子,“我是奶龙不,我是变化之神,现在我将为你带来我的数学迷题”

    “想象你正在参加一档电视游戏节目。你面前有三扇紧闭的大门,其中一扇后面停著一辆崭新的跑车,另外两扇后面各蹲著一只咩咩叫的山羊。

    你选的如果是跑车,它就是你的;如果是山羊——恭喜你,喜提宠物一只。

    你有点紧张,挑中了1号门。

    现在场上只剩下两扇门:你最初选的1号门,和未被打开的2号门。

    主持人说:“给你一次机会,你要坚持1号门,还是换成2号门?”

    现在,请你暂停,认真想一想:换,还是不换?还是换不换都一样,反正两个门各二分之一的概率?

    如果你的答案是“都一样”,恭喜你,你和地球上绝大多数人站在一起。

    但与你们同阵营的还有一群写抗议信的大学教授、数学家、甚至诺贝尔奖得主。你们的共同特点是——全错了。

    这个结论反直觉到让整个美国的聪明人集体破防了几十年。”

    篝火旁一个佃农歪著头,满脸困惑:“不是奶龙吗,为什么叫自己是变化之神?”

    另一个佃农抱着膝盖,笃定地接话:“不知道,可能它可以变成其他样子。最好不是这坨黄色大便。”

    周围一阵乐呵呵的笑声。但等天幕把三门问题完整抛出来之后,笑声渐渐收了。

    佃户:不嘻嘻,叽里咕噜讲啥呢?

    一个年轻佃农挠著后脑勺,眉头皱成一团:

    “难道不就是二分之一吗?两扇门选一扇,不就是二选一?”

    刘易斯镇长叼著烟斗踱过来,拍了拍他的肩膀:

    “其实真正的概率是变化之神,邪恶的奶龙,操纵了概率。”

    “大刘,那你会换吗?”

    “我吗?我应该会换吧。”

    “为什么?”

    “猜的。”

    格丁根天文台,高斯只用了两秒就把答案从嘴里扔了出来:

    “换吧,换了应该是三分之二的概率。”

    黎曼在旁边点了点头。

    主持人不是随机开的门,他开哪扇门取决于选手最初选了哪扇门,这个动作本身就携带了信息。

    先验概率和后验概率,两秒解决,不能再多了。

    黎曼甚至已经在心里把条件概率的公式默写了一遍。

    高斯,黎曼:我还以为是什么惊天动地的大问题呢,就这?

    奶龙(红温版):好好,希望下次把七个千禧年大奖端上来,你们还能那么桀骜不驯。

    跟我的庞加莱猜想(已证明),p vs np 问题,黎曼猜想,杨-米尔斯存在性与质量缺口,纳维-斯托克斯存在性与光滑性,bsd猜想(贝赫和斯维讷通-戴尔猜想),霍奇猜想说去吧!

    对于数学家来说,他们是非常严谨的,所以每一条信息都不会错过,有一个经典的笑话:

    火车上,艺术家、物理学家和数学家三人第一次看到苏格兰田野里的黑羊。

    艺术家惊叹:“哇!原来苏格兰的羊是黑色的!”

    物理学家纠正:“不,你只能说,在苏格兰至少有那么一只羊,我们看到的这一面是黑色的。”

    数学家沉思片刻,缓缓开口:“应该说,在苏格兰至少存在一只羊,它至少有一侧是黑色的——而且我们只观察了它的一侧,不代表另一侧不是白色。”

    话音刚落,火车穿过了隧道,窗外那只羊的另一面果然是白色的。(我去,还有两面派)

    “三分之二,必须换。”维多利亚女王重复了一遍这个结论,脸上的困惑并没有因为答案被说出来而消散。

    她转头看向麦克斯韦,麦克斯韦立刻放下手里的笔记本,开始解释先验概率、条件概率、样本空间,每说一个术语就停下来问女王是否理解了。

    他数学当然很好,把公式从头推到尾对他来说只是几秒钟的事,但把一个反直觉的概率问题用女王能听懂的语言讲清楚,完全是另一种挑战。

    达温宅的书房里,达尔文盯着天幕,一秒,两秒,三秒。

    他终于决定不难为自己了。

    他现在更想知道今天厨房准备了什么。

    达尔文从椅子上站起来,朝厨房的方向踱了过去。

    于此同时,孟德尔在豌豆田里一边看天幕一边工作,他也想明白了,作为一名生物学家,难道有人不会这个吗,生物可是要统计概率的。

    但他不会知道在某个时间点,达尔文曾经把数学家气到红温这件事。

    这位女士一度是吉尼斯世界纪录认证的“智商最高的人”,常年在《大观》杂志上开设一个叫“问问玛丽莲”的专栏,解答读者寄来的各种脑筋急转弯。

    1990年9月,一位读者给她寄去了上面的“三门问题”。

    玛丽莲给出了正确答案:应该换门。

    然后,火山爆发了。

    杂志社收到了超过一万封来信,其中近千封来自拥有数学博士学位的人。

    他们用各种刻薄的语言斥责她:

    “你是这个国家数学盲的耻辱”“你应该去试试山羊养殖业”“让女人们搞数学,就是这个下场”。

    有教授在信纸上愤怒地写道:

    “你犯了一个严重错误,一个明显的逻辑谬误。换与不换概率相等,这是最基本的概率学常识。”

    玛丽莲不慌不忙,在接下来的专栏里连发三篇文章解释。

    她建议老师们在课堂上拿三张卡片实际演示,也建议愤怒的读者自己回家用纸杯和硬币做实验。

    你猜怎么著?几个月后,许多最初骂她的人写来道歉信。

    一位教授尴尬地承认:“我犯了这辈子最不该犯的错误,在概率问题上质疑一个智商超过200的女人。

    为什么人类会被这道题骗得体无完肤?因为你看到的最后画面是两个门,你的大脑自动执行了“随机二选一”的概率,干净利落。

    但你的大脑漏掉了一个关键信息:主持人不是随机开门的。

    让我们用贝叶斯定理,或者不用公式,直接讲道理。

    你最初在三扇门中选了一扇。此时你选对的概率是三分之一,选错的概率是三分之二。

    这点没人反对。接下来主持人要打开一扇门,他有规则:

    他知道车在哪,他永远不会打开有车的那扇门,他也不会打开你选的那扇门。所以:

    如果你的初选是对的(概率三分之一),车就在你的门后。

    主持人在剩下的两扇有山羊的门里随便开一个,此时换门必输。

    如果你的初选是错的(概率三分之二),车在另外两扇门中的某一扇后面。

    主持人知道车在哪,他必须避开它,所以他只能打开另一扇有山羊的门。

    此时未被打开的那扇门,里面必然是车。换门必赢。

    整个逻辑链条像推倒多米诺骨牌:你一开始有三分之二的概率选错;

    既然你大概率选错了,主持人又用他的“知情权”帮你排除了一个错误答案,剩下的那扇门就大概率装着跑车。

    换门不是在一扇和一扇之间随机重选,而是用一扇门换主持人已经帮你筛过一遍的“压缩版两扇门”。

    你等于是用最初选的一扇门,对赌主持人用知情信息保护下来的那扇门,后者获胜的概率当然是前者的两倍。】

    “哦,原来是这样!”

    一个年轻佃农猛地一拍大腿,声音响亮,脸上的表情从困惑变成了恍然大悟。

    刘易斯镇长叼著烟斗,斜着眼睛看他:“所以,你懂了?”

    “没有。”那佃农把手一摊,理直气壮。

    “那你叫什么?”

    “这不是配合一下天幕嘛。”

    “去你的吧。”

    刘易斯笑着朝他虚踢一脚,篝火边笑成一团。

    维多利亚女王轻轻揉了揉太阳穴。

    两扇门,主持人知道车在哪,先验概率,后验概率,麦克斯韦刚才满头大汗地解释了半天,她每个词都听懂了,但连在一起总觉得哪里还在打滑。

    不过她脸上依旧挂著端庄从容的微笑,微微颔首,仿佛一切尽在掌握。

    阿尔伯特亲王侧头看了她一眼,她没有回看,只是把交叠在膝上的手指悄悄换了个位置。

    懂没懂不重要,看起来懂了才重要。

    格丁根天文台那边,高斯和黎曼早已不在纠结换不换门这件事了。

    高斯手里捏著一支粉笔,在桌面上随手画了一个概率树的草图,黎曼凑过来看了一眼,伸手在某条分支上点了一下,说了一句“这里可以再拆一层”。

    高斯点点头,把那条分支又往下画了半截。

    两个人语速越来越快,偶尔停顿不是为了思考,而是为了让对方把话说完。

    旁人还在纠结那辆跑车到底在几号门后面,他们已经沿着条件概率的枝杈一路往前杀去,杀到那个叫天昏地暗,日月无光,海枯石烂,天荒地老,整个大道都磨灭了,数学天王,恐怖如斯!

    【把你的大脑放大100倍:极端场景的威力

    如果上面的逻辑你还是觉得别扭,这里有一个万能药方——把数字放大。

    假设不是三扇门,而是一百万扇门。你随便选了一扇。

    他刻意留下了唯一一扇没开的门。现在他问你:“换吗?”

    请看着那扇孤零零幸存下来的门。它不是随机存活下来的,主持人知道车在哪,他故意不去碰它。

    除非你最初选中的那扇门正好中了百万分之一的大奖,否则车一定在这扇幸存者背后。

    换门就等于用你的百万分之一,去赌主持人的知情力,概率变成九十九万九千九百九十九分之一百万。你换不换?

    三扇门和一百万扇门的逻辑完全一致,只是数字的放大把隐藏的“知情信息”从暗处拽到了聚光灯下。

    你的大脑之所以被三个门骗,是因为“二选一”的画面太简洁、太有欺骗性,让你误以为主持人的行为和随机抽签没有区别。

    三门问题最终教训的不是智商的缺席,而是直觉在概率问题上的系统性失灵。

    主持人打开一扇门这个动作引入了一条新信息,不是“有一扇门是山羊”这种废话信息,而是“我知道哪扇门不是车并且我选择让你看见这扇门”。

    这条信息更新了你对整个局势的概率估计。

    那些被激怒的教授们犯的错误,是忽略了信息的来源和筛选机制,把条件概率粗暴地简化成了古典概率。

    这一点在生活的隐蔽角落反复上演。

    医生告诉

    不一定——如果这个病在人群中的患病率只有万分之一,阳性结果中真正患病的概率其实低得惊人。

    你正在犯和坚持不换门的数学家一模

    ”就自动忽略了“万分之一患病率”这个先验概率,就像看到了“两个门”就忽略了“主持人的知情力”。

    一个游戏节目

    但这个以他名字命名的问题已经远远超出了一档电视节目的范畴,变成了一面人类认知的镜子。

    它证明了一件事:

    在不确定性的迷雾中,直觉会把我们引向系统性的错误,而概率思维,哪怕只是把数字放大一百倍想一遍,就是那盏手电筒。

    所以,回到最初的问题:换门。

    当世界给你一次看起来像五五开的机会时,先别急着让你的直觉做决定。

    想想那999998扇被打开的门,想想那个面带微笑的主持人,想想你的大脑里正在自动运行的、追求简洁却失之毫厘的“二选一”程序。】

    “哦,这下我真听懂了!”一个年轻佃户一拍大腿,脸上的表情像在说“我总算逮住你了”,但随即又皱起了眉头,小声嘀咕道,“不过后面那个检测问题是啥意思?什么阳性阴性的,到底是有病没病?”

    刘易斯镇长不知道从哪摸出一副墨镜架在鼻梁上,篝火的光在镜片上跳来跳去。。

    ?

    但当我们把它放到人群中大规模筛查时,魔法就发生了。

    假设有100万人来做这项检测。根据万分之一的患病率,这100万人中——

    真正有病的人:100人

    没病的人:

    对那100个真正的病人来说:

    99人被正确检出阳性(真阳性)

    1人被漏检为阴性(假阴性)

    对那999,

    好了,现在把所有拿到阳性报告的人集合到一起:

    真阳性:99人

    假阳性:9,999人

    阳性总人数:10,098人

    请问,在这群忐忑不安的阳性者中,真正有病的人占多少?。”

    佃户听得一愣一愣的,半张著嘴盯着刘易斯,对他说道:“大刘你还真是见多识广啊,要不是认识你这么久,我还以为你是奶龙变的呢,那个怎么说来着对,变化之神”

    达尔文端著一盘热腾腾的豌豆从厨房走回书房,拿勺子舀了一勺送到嘴边,嚼了两下,觉得今晚的豌豆煮得恰到好处。

    窗外天幕上奶龙还在滔滔不绝地讲著三门问题和贝叶斯定理,他头也没抬,又舀了一勺。

    数学这种事,还是交给那些头发比他还乱的人去折腾吧,今晚他只负责吃豌豆。

    秃顶达尔文你有头发吗,就说这话?