之所以将三个囚犯的问题称为“悖论”,是因为艾伦的理由无法让大多数人信服。艾伦仅仅通过知道除自己之外的将要被处死的人的名字,他被释放的概率就得到提升,或者说被处死的概率降低,这总让人觉得有些奇怪。事实上,即使艾伦被告知,将被处死的人是查尔斯,结果也是一样的。也就是说,即使完全不知道查尔斯、伯纳德谁将被处死,艾伦也可以推断出自己被释放的概率是1/2。
在此需要提醒各位,蒙蒂霍尔问题与三个囚犯的问题有着十分紧密的联系。其共同点在于:如果对于其中一个答案存有异议,那么,就不得选择相信另一个答案。
9-4 这两个问题的本质是相同的
这两个问题的关键点都在于:由于获得了一定信息而导致概率发生变化。之前,我们也一直将“概率因获得信息而发生变化”的各种案例作为贝叶斯推理的精华来进行解说,先验概率和后验概率就是其体现。另一方面,在这两个问题中的概率均因获得信息而发生了变化,这一点与大多数人的直觉是相反的。
大家都知道,在蒙蒂霍尔问题中,当游戏的参加者在选择A帘时,A帘后面藏着汽车的概率是1/3。因此,当主持人掀开B帘,且游戏参加者知道了B帘后没有汽车之后,那么自己先前选择的A帘后面有汽车的概率究竟是会发生变化,还是与之前的概率相同呢?以下列出了关于这个问题的两种想法:
想法1:因为汽车一定藏在A帘和C帘这两者之一的后面,所以概率也变为了两种可能性各占一半。因此,A帘后藏有汽车的概率从1/3上升到1/2。
想法2:即使知道了B帘后面没有汽车,A帘后面藏有汽车的概率仍然不会变化。因此,A帘后藏有汽车的概率仍然是1/3不变。而这同时意味着,C帘后藏有汽车的概率从1/3上升到了2/3。
多数人会选择上述两种想法中的前者,而二者区别的关键在于:究竟是A和C的概率同时发生变化,还是仅仅C的概率发生了变化。随着B的可能性被排除,那么理所当然地,A和C的概率至少有一个会发生变化(标准化条件),而问题是究竟是其中只有一个发生了变化,还是两者都发生了变化呢?
下面我们试着针对同样的问题,用三个囚犯的案例进行讨论。艾伦在向看守询问关于死刑的消息时,给出的理由是:反正伯纳德和查尔斯两个人中,总会有一个会被处死,所以即便告诉我被处死的人的名字,对我来说也没有什么好处”。这句话中的“对我来说也没有什么好处”,可以理解为“自己被处死的概率不会发生变化”。那么,我们在这个案例中也试着套用一下上述两个想法:
想法1:因为被释放的人肯定是A和C中的一人,所以概率也变成了二者各占一半。那么,A被释放的概率从1/3上升到1/2。
想法2:即使已知B将会被处死,但A被释放的概率仍然不会变化。因此,A被释放的概率仍是1/3。而这意味着,C被释放的概率从1/3上升到了2/3。
艾伦以想法2为依据,从看守那里打探到了消息,之后又套用了想法1。这样得到的结果让他兴奋不已。
至此大家应该已经理解:如果多数人在蒙蒂霍尔问题中选择了想法1的话,那么在三个囚犯问题中也会选择想法1,结果就会和艾伦的想法一样。相反,如果觉得三个囚犯问题中,艾伦高兴的理由很奇怪的话,就会选择想法2,那么在蒙蒂霍尔问题中,也不得不改变之前选择的帘子。
很多文献都认为想法2是正确的,并对此进行了如下解释:选择者自身的概率不会发生变化,而非选择者那一方的概率会发生变化。在网上,也经常会看到类似下面这样的试图说服读者的说明。
现在,假设你从海量的彩票中选出1张。之后,主持人在剩余的所有彩票中只选出1张留下,剩下的彩票全部销毁,并告诉你:刚才撕碎的彩票中没有头奖。这时,你是应该改选主持人留下的那1张彩票,还是继续坚持自己最初选择的那张彩票不变呢?