悖论

睡美人问题——抛硬币的概率会因星期几而改变?

睡美人问题——抛硬币的概率会因星期几而改变?

大家好,我是 Senko。 本文将解读“睡美人问题(Sleeping Beauty Problem)”。

哲学家亚当·埃尔加于 2000 年发表的这个问题看似简单,答案究竟是 1/2 还是 1/3,专家的意见却分裂成了旗鼓相当的两派——一场至今仍在进行中的论战。

图解

问题的设定

睡美人作为实验参与者,在星期日入睡。实验规则如下:

  1. 星期日抛一枚公平的硬币(正反面各 1/2)
  2. 抛出正面:星期一唤醒睡美人,提问后让她重新入睡。星期二不唤醒,星期三实验结束
  3. 抛出反面:星期一唤醒并提问后,让她服下消除记忆的药再入睡。星期二再次唤醒,问同样的问题。星期三实验结束
  4. 睡美人被唤醒时,“现在是星期一还是星期二”无法分辨(因为记忆被消除)

向醒来的睡美人提的问题只有一个:“你认为硬币是正面的概率是多少?”

1/2 派(Halfer)的主张

主张“答案是 1/2”的人,逻辑很简单。

硬币是公平的,正面和反面的概率各为 1/2。睡美人被唤醒这件事,并不会改变硬币的物理概率。无论被唤醒多少次,硬币的正反早已确定,概率不会从 1/2 挪动分毫

即使睡美人知道实验的全部机制,醒来的那一刻她也没有得到任何新信息。“被唤醒”是正面反面都会发生的事件,因此没有理由更新概率——这是 1/2 派的立场。

1/3 派(Thirder)的主张

主张“答案是 1/3”的人,逻辑如下。

睡美人被唤醒的场景总共有三种:

  1. 硬币正面,星期一被唤醒
  2. 硬币反面,星期一被唤醒
  3. 硬币反面,星期二被唤醒

睡美人无法分辨自己身处哪个场景。给三个场景分配相等的概率,正面只占一个,所以正面的概率是 1/3

这一立场认为,“被唤醒”这个事实本身就是新信息:反面时会被唤醒两次,所以在醒来的时点,处于反面的可能性相对更高。

换成赌局来想

把这个问题转换成赌局,会看到有趣的现象。

假设睡美人每次被唤醒都对“硬币是正面”下注 1000 元。

正面时:只在星期一下注一次,赢 1000 元。 反面时:星期一和星期二共下注两次,合计输 2000 元。

从长远看,正反各占一半,平均下来赢 1000 输 2000。也就是说,押“正面”是亏的。从赌局的角度看,按 1/3 行动才正确

不过 1/2 派会反驳:“这是概率问题不是赌局问题。赌局亏钱是因为反面时被迫下注更多次,概率本身仍是 1/2。”

为什么分不出胜负

这个问题悬而未决的根本原因,在于它触及了“概率究竟是什么”这一概率解释本身。

把概率理解为“物理频率”,硬币的正反就是 1/2。而把概率理解为“主观信念的程度”、追问“醒来时刻应如何更新信念”,1/3 就有了正当性。

也就是说,“正确答案”随概率哲学立场而变。与其说这是数学问题,不如说是哲学问题。

结语

本文解读了“睡美人问题”

1/2 和 1/3 谁对谁错,距 2000 年提出已过去二十多年,至今没有定论。它告诉我们:在“概率”这个熟悉概念的深处,还潜伏着未被解决的哲学问题——一个极具刺激性的悖论。

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