Парадокс с лифтом


    Тем, кому приходится часто пользоваться лифтом, вероятно, доводилось не раз обращать внимание на один странный теоретико-вероятностный парадокс. Предположим, что лифты в этом здании ходят независимо и среднее время ожидания на каждом этаже одинаково.

    ch426.gif

    Мистер Верх работает в конторе на одном из верхних этажей. Он очень удивлен.

    М-р Верх. Поразительно! Первым всегда приходит лифт снизу. Я замечал это неоднократно.

    ch427.gif

    М-р Верх. Может быть, лифты собирают в подвале, а готовую продукцию отправляют с крыши здания на вертолетах?

    ch428.gif

    Мисс Низ работает в конторе на одном из нижних этажей. Каждый день она в обеденный перерыв поднимается в ресторан, расположенный на верхнем этаже здания. Мисс Низ также очень удивлена.

    Мисс Низ. Ничего не понимаю! Стоит мне вызвать лифт, как он обычно приходит сверху!

    ch429.gif

    Мисс Низ. Должно быть, лифты доставляют вертолетами на крышу здания, а оттуда спускают на склад в подвале.

    ch430.gif

    Загадка с лифтами решается просто. По вызову мистера Верха сверху могут прийти только лифты, находящиеся в зачерненном участке шахты. Длина этого участка мала по сравнению с длиной остальной, более светлой части шахты. Следовательно, вызванный им лифт с большей вероятностью придет снизу. Так же решается и загадка, мучавшая мисс Низ.

    ch431.gif


    Парадокс с лифтом впервые появился в книге математических задач на смекалку, выпущенной физиком Джорджем Гамовым и его другом Марвином Стерном. Объясняя парадокс с одним лифтом, Гамов и Стерн допустили небольшую ошибку. Они утверждали, что вероятности, "разумеется, останутся такими же", если лифтов будет два или больше.

    Первым, кто понял, что это не так, был известный специалист по вычислительной математике из Стэнфордского университета Дональд Кнут. В статье "Задача Гамова -- Стерна о лифте" [The Journal of Recreational Mathematics, July 1969.] Кнут получил несколько неожиданный результат: с увеличением числа лифтов вероятность того, что на любом этаже (кроме первого и последнего) первым придет лифт снизу, стремится к 1/2, и вероятность того, что первым придет лифт сверху, также стремится к 1/2.

    В действительности эта ситуация еще более парадоксальна, чем в первоначальном варианте задачи. Результат Кнута означает, что если вы находитесь на одном из последних этажей и стоите перед дверями одного из лифтов, то с высокой вероятностью именно тот лифт, который вы ждете, придет снизу. Если же вы готовы сесть в любой лифт, который остановится на вашем этаже, то вероятность того, что первым придет лифт снизу, будет иной. При неограниченном увеличении числа лифтов эта вероятность стремится к 1/2. То же верно и относительно лифтов, приходящих по вызову на нижние этажи сверху.

    Разумеется, мы предполагаем, что лифты ходят независимо, с постоянной скоростью и что среднее время ожидания одинаково для всех этажей. Если число лифтов невелико, то вероятности изменяются незначительно. Но если число лифтов достигает 20 или более, то вероятности для всех этажей, кроме первого и последнего, мало отличаются от 1/2.


Оглавление книги | Содержание части | Следущая глава