蒙提霍爾問題 變與不變

電視台主辦了這樣一個有獎遊戲:參加者面前有三道關上的門,其中一道門後面有一輛名車,另外兩道門後面各有一隻山羊。參加者選擇其中一道門,門後面的車或羊就是他的獎品。
以下這問題看似十分簡單,卻難倒過很多人,包括數學家。
 

三道門遊戲

 
電視台主辦了這樣一個有獎遊戲:參加者面前有三道關上的門,其中一道門後面有一輛名車,另外兩道門後面各有一隻山羊。參加者選擇其中一道門,門後面的車或羊就是他的獎品。不過,在他把門打開之前,參加者有第二個選擇機會。他向主持人指出他選擇哪一道門之後,主持人便在餘下的兩道門中,打開一道後面藏着山羊的。然後,參加者可以改變初衷,選擇餘下的另一道門,或者維持原來的選擇不變。
 

變還是不變?

 
問題:參加者應該改變選擇還是不變?如果你認為改變選擇不會令參加者提高贏得名車的機會,你的答案就和絕大多數人一樣。
 
瑪麗蓮‧沃斯‧莎凡特(Marilyn vos Savant,1946年在美國出生)是健力士世界紀錄裡 IQ 最高的人。她在星期日雜誌 Parade 有名為 Ask Marilyn 的專欄,回答讀者提出的 IQ 題和其他各式各樣的問題。1990年9月,有讀者提出以上問題,莎凡特在專欄裡回答說:應該改變選擇;因為維持原來選擇而贏得名車的機會是三分之一;如果改變選擇,贏得名車的機會增至三分之二。
 
這答案發表後,莎凡特收到過萬封回應的來信,其中超過九成,包括不少來自數學教師和高學歷人士的,都說她錯誤。有的來信更提出尖刻嚴厲的批評,指她頑固無知、不負責任、誤導公眾。
 
其實莎凡特的答案是正確的。她用了連續兩期專欄的篇幅,詳細列出了嚴格的證明,令大部分懂數學的人信服;不少數理學者仍堅持反對意見,直至看到電腦模擬證明了莎凡特的答案正確。不顧一切繼續拒絕接受莎凡特答案的,依然大有人在,包括諾貝爾物理學獎得主。直至今天,第一次看到這問題的人,大多數都認為不應改變選擇。
 

心理障礙

 
有分析認為,人們作出錯誤判斷的原因,是心理問題而不是邏輯問題。專家特別指出三種心理現象,妨礙了人們作出「要變」的正確判斷:一是「稟賦效應」,即過高估計已存在的東西(已選定的一道門)的價值;二是「現狀偏差」,即情緒上傾向維持現狀;三是「多一事不如少一事」,寧願少做了應做的事(改變選擇),害怕多做了不應做的事。
 

蒙提霍爾問題

 
多數人都會選擇不轉變,因為憑着直覺,錯誤地相信轉變不會提高贏得車子的機會。這是一個很有名的反直覺思考的例子,叫做「蒙提霍爾問題」(蒙提霍爾,Monty Hall,是電視節目主持人的姓名)。
 

增加門的數目

 
如果增加遊戲中可以選擇的門的數目,參加者會有甚麼反應呢?譬如把門的數目增加至100道吧:100道關着的門,其中有一道後面藏着車子;參加者自由選擇其中一道門,如果打開了有車子,就獎給他;但在打開他選擇了的門之前,主持人先打開其餘99道門當中的98道,全部都沒有車子。於是只剩下兩道門未有打開,即參加者剛才選擇了的那一道門,以及主持人故意留着不打開的另一道門。車子就在這兩道門其中一道的後面。
 

窮則思變

 
這時,主持人讓參加者決定維持抑或改變他的選擇,你想參加者會怎樣決定呢?顯而易見,稍會思考的參加者,一定會改變他的選擇。他知道,他一開始就在100道門當中選中有車子的門,機會是很小的;有車子的門在其他99道門當中的機會,自然大得多。當主持人讓他看到這99道門當中的98道沒有車子的時候,餘下那道門有車子的機會,當然是遠大於他原來選擇的那一道了(是99比1),他怎能不「見異思遷」?
 
當然,改變選擇不是百分百保證會贏:假如參加者一開始便選對了,那麼他改變選擇便會失去獎品;但是假如他一開始選錯了,改變選擇便肯定贏得獎品。後者的機會比前者大得多,所以改變一定是得多於失。
 
這條道理,其實也適用於原來三道門的蒙提霍爾問題,不過在只有三道門的時候,變與不變的優劣對比並不十分明顯,於是很多人便看不透,沒法作出正確的判斷。當人們看到維持現狀價值不大、轉變會帶來明顯地更好的機遇時,就較容易排除「稟賦效應」和「現狀偏差」等妨礙求變的心理因素。這就是「窮則思變」的道理。
 
原刊於《am730》,獲作者授權轉載。
 
(封面圖片:亞新社、Wikicommons)

曾鈺成