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知道的人都得死

明白知识er 明白知识 2021-07-28
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中文网络上流行着一个烧脑的悖论问题,是由著名澳籍华裔数学家陶哲轩提出、在2008年专门开贴讨论过的题目:

假设一座岛上住有1000个人,其中100个人为蓝色眼睛,900个人为棕色眼睛。

但这座岛上有一个奇怪的宗教禁忌,任何人知道了自己的眼睛颜色,都必须自杀。

同时,这一问题有几个严格的前提:

(1)岛上的人都会严格遵守这一宗教禁忌;

(2)岛上没有镜子,居民也没有其他途径直接获取自己眼睛颜色的信息;

(3)岛上的人不准就眼睛颜色情况作任何交流。

突然有一天,一个外来旅行家来到岛上,他对岛上的居民说了一句话:

「你们中间有蓝色眼睛的人。」

然后问,这座岛上会发生什么?

陶哲轩给出的答案是:100位蓝眼睛的人,全部会自杀而死。


为什么都得死?

所有蓝眼睛的人必须死?为什么会得出这一结论?

我们将问题简化一下:

假设一:岛上有100个人,其中1位是蓝眼睛,99位是棕眼睛。

旅行家未上岛时,99位棕眼睛不知道自己眼睛的颜色,但知道除自己外,岛上有98位棕眼睛与1位蓝眼睛;

而对那1位有着蓝眼睛的人来说,其余99位均为棕眼睛;

当旅行家说出「你们中间有蓝色眼睛的人」,蓝眼睛的人意识到,自己就是那个蓝眼睛;

他必须自杀。

假设二:岛上有100个人,其中2位蓝眼睛,98位棕眼睛。

旅行家未上岛时,98位棕眼睛不知道自己眼睛的颜色,但知道除自己外,岛上有97位棕眼睛与2位蓝眼睛;

而对那2位蓝眼睛的人来说,他们能看到98位棕眼睛与1位蓝眼睛;

当旅行家说出「你们中间有蓝色眼睛的人」,2位蓝眼睛的人不能确定自己是否为蓝眼睛,于是第一天平安无事;

第二天,2位蓝眼睛均发现对方那位蓝眼睛并未自杀,即证明「假设一」不存在,双方意识到自己与对方均为蓝眼睛,于是2位蓝眼睛同时自杀。

假设三:岛上有100个人,其中3位蓝眼睛,97位棕眼睛。

旅行家未上岛时,97位棕眼睛不知道自己眼睛的颜色,但知道除自己外,岛上有96位棕眼睛与3位蓝眼睛;

而对那3位有着蓝眼睛的人来说,他们能看到有97位棕眼睛与2位蓝眼睛;

当旅行家说出「你们中间有蓝色眼睛的人」,3位蓝眼睛的人均不能确定自己是否为蓝眼睛,第一天无事发生;

第二天,3位蓝眼睛的人依旧不能确定自己是否为蓝眼睛,仍平安无事;

第三天,3位蓝眼睛的人发现自己眼中的2位蓝眼睛均未自杀,意识到「假设二」不存在,岛上必然存在3个蓝眼睛的人,而第三个人便是自己;

于是,3位蓝眼睛同时自杀。

以此类推,若岛上有4位蓝眼睛,他们眼中将有96位棕眼睛。而到了第三天,无人自杀,证明「假设三」不存在,每位蓝眼睛都将意识到自己就是那「第4位蓝眼睛」,随即自杀。

归纳起来,结论是:

岛上有n位蓝眼睛居民,当旅行家说出「你们中间有蓝色眼睛的人」的第n天,蓝眼睛居民将全部自杀。

这就是陶哲轩对「100位蓝眼睛的人,全部会自杀而死」答案的解释。

当然,这一解释还有一个前提:

岛上的居民均拥有严密的逻辑推演能力,能够通过上述假设情况,推判出自己是否为蓝眼睛。 

这一逻辑推演虽有些烧脑,但十分精彩。

陶哲轩利用这一有趣问题,惹得网友纷纷加入讨论,彰显了「数学」与「逻辑」的魅力。

但是,这一问题却存在着一个明显的悖论。

陶哲轩的答案一定对吗?

岛上居民又不是瞎子,当蓝眼睛人数大于1时,他们所有人都能看到「岛上存在着蓝眼睛」,这时旅行家说的话不是一句人人都知的废话吗?

既然是废话,岛上蓝眼睛居民怎么还会傻到一起赴死?

所以,这一悖论问题指向了另一个答案:

所有蓝眼睛居民都不会死(n>2时)。

这一题目的迷人之处,不在于「全部会死」的严密逻辑推演,而在于「全部不会死」的悖论陷阱。


生与死的悖论

一面是都会死,一面是都不会死,哪个答案为真?

我们将悖论问题分为两层来探讨:

问题一:

在「假设一」中,只有1位蓝眼睛居民时,自杀顺理成章;

但在「假设二」、「假设三」、直到「假设n」中,蓝眼睛居民为何要因旅行家的一句废话而自杀?

问题二:

如果所有蓝眼睛居民集体自杀,剩余所有棕眼睛是否都将意识到自己是棕眼睛,然后集体自杀、岛上居民全部死亡?

答案是所有蓝眼睛居民自杀?还是蓝眼睛不用死?还是岛民全部自杀?

解决这一悖论问题,首先需要证明旅行家的话是不是一句「废话」。

如果是废话,蓝眼睛居民便不会自杀。

如果不是——怎么可能不是?

判定旅行家的话是不是废话,需要用到两个概念:

「共有知识」(mutual knowledge)与「公共知识」(common knowledge)。

共有知识」就是大家都知道的知识。当n>1时(n为蓝眼睛居民数),「岛上既有蓝眼睛、又有棕眼睛」是所有人共有的「共有知识」。

但是,你知道我也知道吗?

你不知道。

以n=2时为例,岛上存在2位蓝眼睛,A和B;

A不知道自己眼睛的颜色,他会这样思考B:

(1)我是棕眼睛,B居民眼中有99位棕眼睛,他不知道岛上有蓝眼睛存在,即不知道「岛上既有蓝眼睛、又有棕眼睛」这一共有知识;
(2)我是蓝眼睛,B居民眼中有98位棕眼睛,1位蓝眼睛,他知道这个共有知识;
(3)我既不是蓝眼睛,也不是棕眼睛,可能岛上存在第三色,B居民眼中有98位棕眼睛,1位第三色,他不知道这一共有知识。

其中,(1)和(3)背后的逻辑是一样的,可以合并:无论A是棕眼睛、还是第三色,都可归纳为是「非蓝眼睛」,结论都是「B将不知道这一共有知识」。

A只会有上述三种思考;同理,B也会这样思考A。

而当旅行家宣布「你们中间有蓝色眼睛的人」后,A之前认为的「B有可能不知道这一共有知识」的猜想被打破。

A之前不知道B是否知道这一共有知识,而现在因旅行家的一句「废话」,A知道了B一定拥有了这一共有知识。

这一微妙的信息变化,就是「共有知识」与「公共知识」的差别。

也是证明旅行家的话不是「废话」的关键。

这里引用一句著名人大附中物理教师、爆红网络的李永乐老师的解读:

「共有知识就是:『大家都知道』;
公共知识则有两个条件:①大家都知道  ②大家知道大家都知道;」
「从『共有』变成『公共』最重要的一件事,就是讨论,我们需要对这个问题进行讨论,我们才能把一个共有知识变成公共知识。」
(李永乐在网络视频中讲解「棕蓝眼睛问题」时说)

沉默的代价,呐喊的力量

公共知识的威力是巨大的,它是杀死所有蓝眼睛人的「罪魁祸首」。

当共有知识变为公共知识后,A与B两人都在等待「假设一」的出现;

可第二天人们发现「假设一」并未发生,无人自杀;

A与B遂意识到,自己也是蓝眼睛,于是自杀。

我们继续往下思考。

当n=3,或n>3时,所有人不仅都知道「岛上人既有蓝眼睛、又有棕眼睛」这一共有知识,也会知道其他人都能观察到这一事实,即「我知道你也知道」。

这时,这一信息似乎既是共有知识,又是公共知识,旅行家的话不还是一句废话吗?

悖论陷阱依然存在,如何解释?

以n=3为例,蓝眼睛C亦会有三类思考:

(1)我是棕眼睛,A或B居民眼中有98位棕眼睛,1位蓝眼睛;

(2)我是蓝眼睛,A或B居民眼中有97位棕眼睛,2位蓝眼睛;

(3)我是第三色,A或B居民眼中有97位棕眼睛,1位第三色,1位蓝眼睛。

问题就出在「我不是蓝眼睛的猜想中,即思考(1)和思考(3)。

在C眼中,如果我不是蓝眼睛,虽然我知道A与B都拥有「棕蓝并存」的信息,但如果我不是蓝眼睛,情况就回到了n=2时的假设,A、B两人都将无法确定对方是否拥有共有知识。

所以,此时对于C来说,他也不能确定B是否知道A(或A是否知道B)拥有「棕蓝并存」的信息。

故而,此时并没有形成真正的公共知识。

同理,当n=4时,在D眼中,如果我不是蓝眼睛,虽然我知道A、B、C均拥有「棕蓝并存」的信息,但如果我不是蓝眼睛,情况又转回了n=3时的假设。

此时,对于D来说,他也不能确定C是否知道B知道A有无「棕蓝并存」的信息。

以此类推,无论n等于几(n>1),都永远无法形成真正的公共知识。

只有旅行家看似「废话」的公开宣言,才能使所有人知道所有人都知道所有人知道。

但是,D知不知道C,真的有那么重要吗?一个隐蔽到不能再隐蔽的微小信息变化,真的能杀掉所有蓝眼睛的人?

事实就是如此。

这就是信息的力量,也是沉默的代价。

当一个社会中,所有人都共知一件事,但无人发声,便无人行动,可一旦有人发声,便能掀起飓风。

这种社会效应与上述逻辑推演有共通之处,李永乐老师在网络视频中讲解「棕蓝眼睛问题」时说:

「在很多年以前,哥白尼还有布鲁诺,他们说地球是围绕太阳转的。这件事儿其实很多人都知道,不止他们两个知道,但是只有他们把它喊出来,这个共有知识变成公共知识,真理才能够真正的深入人心。」
◆ 李永乐老师对「棕蓝眼睛问题」的解读。
视频来源:「李永乐老师」微信公众号


棕蓝眼睛中的信息问题

既然证明了蓝眼睛居民都会死,那剩余所有棕眼睛,是否会在蓝眼睛集体自杀后意识到自己是棕眼睛?然后集体自杀?
答案是,不会。
蓝眼睛集体自杀后,棕眼睛意识到自己是棕眼睛的前提必须是:他们知道这座岛上只存在两种颜色的眼睛。
如果怀疑自己是第三色,剩余岛民仍无法确定自己眼睛的颜色。
也有不少人说,「当这个小岛诞生的第一天,岛民便知道了有蓝眼睛这一事实,那为何没在旅行家来之前自杀?
提出此疑问的讨论者,恰恰忽略了共有知识与公共知识的区别。在旅行家公开宣言之前,即使小岛存在一万年,共有知识也只能是共有知识。
上帝把50个蓝眼睛的人与50个棕眼睛的人放在一座孤岛上,每个人都永远无法自知自己是什么颜色。
但旅行家的一句话,便能改变一切。
这是一道完美的逻辑实验题,也是一道完美的思维实验题,假设岛上居民不是「棕蓝两色」,而是三色、或者四色,情况亦是如此:
旅行家说出哪种颜色,哪种颜色眼睛的人就必须死。

然而,这一情况在现实中并不会发生。

因为没有人能拥有如此严密的逻辑,「所有蓝眼睛必须死」只存在于数学的逻辑实验中。

现实中,如果岛上有多位蓝眼睛的人,他们一定都会觉得:旅行家在放屁。

他们对这微妙的信息变化,毫无察觉,充耳不闻。

站在数学的角度,所有蓝眼睛的人必须死,站在现实的角度,则未必会有人死。

假如我们摈弃道德评价,将岛民的自杀机制理解成一种完美的机制,将岛民的全部自杀理解为一场最大限度的市场效益,那这一完美市场逻辑的运行与完美市场效益的收获,必须有完美的人的逻辑来加持。

◆ 亚当·斯密(Adam Smith),18世纪苏格兰经济学家,古典经济学开创者。
图片来源:Wikipedia

然而,现实中不会有完美的人的逻辑(理性人),因为现代社会分工加剧,人与人之间存在信息差。

现实中的博弈,粗略地讲,如果双方均知道对方可能的选择有哪些,就叫「完全信息博弈」,如果无法完全获知,就叫「不完全信息博弈」。

如果一方知道的多,另一方知道的少,就叫「信息不对称」。而专门研究「信息不对称」的学问,就叫「信息经济学」。

信息经济学从博弈论中分支而出,又成为一门独立的学科。

而今,世界上已有10位信息经济学专家获得了诺贝尔经济学奖(2020、2007、2001、1996年度),亦有7位博弈论专家获得了诺贝尔经济学奖(2012、2005、1994年度)。

以美国经济学家、2001年诺贝尔经济学奖获得者约瑟夫·斯蒂格利茨(Joseph Stiglitz)的信贷配给理论为例:

假设一家银行有1000万贷款要放出去,而市场存在100家企业竞争贷款,出现供不应求的现象,这时,银行应该把钱贷给谁?

很多人肯定会想:谁出价高就贷给谁,银行应该提高利率,把机会留给那些愿意以高利率贷款的企业。

但是,斯蒂格利茨教授却认为,那些不惜以极高利率贷款的企业,往往是「喜欢借了又借」「不惜代价也要借」的企业。

现实生活中也是,那些经常借钱不还的人反倒是越喜欢借钱,而那些讲信用的人却很少借钱。

因此,单纯以高利率作为选择企业的标准,结果往往会导致企业无法还款、银行坏账,导致更混乱的经济现象。

这时候,银行就要在「信息」上下功夫。银行要仔细考察100家企业的信用信息,政策机制、社会环境也要监督企业与银行做好信息披露。

1981年,斯蒂格利茨与美国经济学家安德鲁·韦斯(Andrew M. Weiss)合作,将他的理论写成《不完全信息市场中的信贷配给》(Credit Rationing in Markets with Imperfect Information)一文,发表在《美国经济评论》(The American Economic Review),并因此获得2001年的诺贝尔经济学奖。

◆ 斯蒂格利茨,哥伦比亚大学经济学教授,信息经济学代表人物之一。
图片来源:siepr.stanford.edu

信息」在经济学中至关重要。

回到「蓝眼睛问题」,岛民获取到完全的信息,便能实现最大的市场效益(自杀);而旅行家的一句公开宣言,也是市场中不可或缺的一种信号。

我们常常说,价格是一种市场信号,它能传递出真实的供求关系。因此,在经济学理论中,如政府管控价格这样的行为,都会使这一信号扭曲,从而影响人或市场的决策。

就如旅行家的公开宣言,如果传递出的是错误信息,岛民只能按照错误信息进行判断。

解决「信息难题」,是经济学的重中之重。正因如此,信息经济学才愈发凸显它的魅力与价值。

为此,「知鸦」特邀著名博弈论专家、信息经济学专家、中山大学岭南学院王则柯教授,以通俗易懂、结合生活案例的方式,带领我们走进经济学的大门,走进「人人都能懂的信息经济学」。■

参考资料

王则柯. 信息经济学平话.  北京大学出版社, 2006.

陶哲轩. The blue-eyed islanders puzzle. WordPress, 2008.

李永乐· 你真的读懂了《皇帝的新装》吗?为什么需要呐喊的力量?. 微信公众号「李永乐老师」, 2020.

人们在经济生活和社会生活中越来越多地发现,由于「信息不对称」常常让大家陷入丧失交易利益的困境。所谓信息不对称,指的是经济关系的双方一方知情一方不知情,知情的一方有利用优势信息行骗讨便宜的动机。
历史上,已有4次诺贝尔经济学奖授予给了信息经济学的10位经济学者,可见信息经济学是当今经济学理论和实践方面具有深远影响的前沿分支。
想了解信息经济学都有哪些原理吗?想知道在生活中如何应用这门学科吗?「知鸦」特邀经济学家王则柯教授,推出《人人都能懂的信息经济学》视频大课,从最简单易懂的「信息不对称」讲起,让你理解生活中的经济原理,化解困难。

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