Как сдвинуть гору Фудзи - Уильям Паундстоун

Это еще одна задача, которая кажется не имеющей решения. Если вы выключите все выключатели, то свет не будет гореть (и ваш поход в комнату вам ничего не скажет). Если же вы включите один из выключателей, вероятность того, что вы выбрали нужный, —один к трем. Если повезет, то свет будет гореть, и вы найдете нужный выключатель, но в двух из трех случаев свет гореть не будет, и у вас не будет возможности определить, какой из двух выключенных выключателей включает свет в комнате. Если вы включите два из трех выключателей или все три, то столкнетесь со сходными проблемами.

Если по-другому это сформулировать: для идентификации одного объекта из трех нужны два бита информации. Ваш единственный визит в комнату дает вам только один бит информации.

Если бы это были выключатели, которые не просто включают или выключают свет, но регулируют его интенсивность, задачу было бы легко решить. Вы бы один из них включили на полную мощность, второй выключили бы, а третий включили бы на 50 процентов. Тогда состояние лампочки подсказало бы вам, какой из выключателей ее контролирует.

Это, конечно, было бы решением, но головоломка была бы неинтересной, если бы в ее условии упоминался такой важный факт. Тем не менее это «решение» привлекает внимание к важному обстоятельству: если бы существовал способ установить один из выключателей в «промежуточное положение», а не просто в положение «включено» или «выключено», это позволило бы решить задачу.

Вот решение: пронумеруйте выключатели 1, 2 и 3. Затем включите выключатели 1 и 2 и выключите выключатель номер 3. Подождите примерно десять минут. Затем выключите выключатель номер 1, включите выключатель номер 2 и немедленно отправляйтесь в комнату.

Если свет там горит, значит, его включает выключатель номер 2. Если свет не горит, но лампочка теплая, его контролирует выключатель номер 1. Если свет не горит и лампочка холодная, его контролирует выключатель 3.

Вы играете в игру только с одним другим игроком…

Стратегии подобных, игр обычно достаточно сложные: если они задают вам такой вопрос во время интервью для отбора кандидатов на работу, это значит, что стратегия должна быть простой. Интервьюер не стал бы спрашивать вас об оптимальной стратегии игры в шахматы.

Право первого хода обычно дает преимущество. Когда вы играете в крестики-нолики, вам выгодно поставить первый крестик в центральную клетку. Вам нужно задать себе вопрос: «Есть ли такой уникальный первый ход, который может дать мне стратегическое преимущество?»

В данном случае нет центральной клетки — есть бесконечное множество мест, куда вы можете положить свою первую монету. Предположим, вы решили положить ее в северо-западный угол стола на том основании, что это особая, если уже не уникальная позиция. Даст ли это вам стратегическое преимущество?

Трудно сказать. Очевидно, что в этой игре придется сделать много ходов (понадобится много монет, чтобы закрыть ими весь стол так тесно, чтобы нельзя было больше положить на него ни одной монеты, которая бы не касалось монет, уже находящихся на столе). Возможно, игрок, делающий, первый ход, может получить преимущество, которое он сможет сохранить в течение всей игры, а может быть, и нет.

Не похоже, что занятие северо-западного угла стола даст вам уникальное стратегическое преимущество. Это не игра в «Монополию», где Променад дает вам более высокий доход, чем любая другая собственность. В нашем случае один угол ничем не лучше, чем любой другой. В действительности, если бы занятие угла давало бы какое-то преимущество, ваш противник ответил бы вам тем же, положив свою первую монетку в один из оставшихся незанятым углов. Если углы так важны, то первые четыре хода должны быть сделаны именно в углы, но тогда каждый из вас будет контролировать по два угла и никто не получит преимущества. И что тогда? Снова ваш ход, можно ли говорить о каких-то существенных изменениях?

Какой бы вы ни сделали первый ход, похоже, что ваш оппонент сможет его эффективно дублировать. Все, что ему (или ей) нужно сделать, это положить свою монетку в позицию, зеркально симметричную по отношению к вашему предыдущему ходу. Если вы сделали ход в северо-западный угол, оппонент займет юго-восточный угол и т.д.

Стоп! Есть только одно исключение — ход, который ваш оппонент не сможет дублировать. Этот ход — положить вашу первую монетку точно в центр стола. Хотя в этой игре и нет «центральной клетки», есть уникальная позиция в центре стола — как только вы положили туда монету, никто другой ее уже не сможет занять.

Это еще не значит, что ход в центр стола — это хороший ход, но это уникальный первый ход, единственный ход в этой игре, когда игрок имеет возможность сделать его так, чтобы второй игрок не смог этот ход копировать.

Запомните эту мысль…

Что бы вы ни делали, другой игрок может класть свои монетки почти где угодно в начальной стадии игры. Поэтому, если у вас есть хорошая стратегия, которая также должна быть и простой стратегией, она должна быть основана на не требующих особенных раздумий парирующих ходах, которые позволят вам легко нейтрализовать любой ход противника.

Теперь обобщите все, о чем шла речь выше. Поскольку вы ходите первым, вам нужно сделать первый ход, положив свою монету прямо в центр стола. После этого вы копируете «зеркально» предыдущий ход вашего оппонента. Вы просто должны мысленно соединить прямым отрезком его монетку и центр стола, потом продолжить эту линию и положить вашу монетку на нее с противоположной стороны от центра на точно таком же расстоянии, как это сделал ваш оппонент.

Вы всегда сможете так поступать, так как вы просто дублируете последний ход вашего оппонента (если стол симметричный). В конце концов именно вашему оппоненту не удастся положить еще одну монету на стол так, чтобы он не прикасалась ни к одной из тех, которые уже лежат на столе.

Британский эксперт по головоломкам Генри И. Дьюдени вызвал при помощи этой игры ажиотаж в своем клубе в Лондоне (там они выкладывали на стол сигары[154]). Игра описана в опубликованной в 1917 году книге Дьюдени Amusements in Mathematics («Математические развлечения»). Версия Дьюдени с сигарами была особенно хитрой. Его уловка, которая всегда приносила ему выигрыш, была такой: он ставил сигару в самый центр стола вертикально. Следующие сигары можно было также ставить на стол вертикально или класть их на стол — это было безразлично, поскольку Дьюдени всегда мог отвечать противнику симметричным ходом. Американский соперник Дьюдени Сэм Ллойд использовал его идею, творчески ее развив: он использовал в игре куриные яйца. Чтобы яйцо могло стоять, нужно сделать небольшую вмятину на тупом конце яйца.[155]

Пять пиратов на острове должны разделить между собой сотню золотых монет…

Насколько нам известно, у пиратов равные права на монеты. Простейший план — поделить монеты поровну на пять частей. Тогда каждый получит по двадцать монет. Что плохого в таком решении?

В общем ничего, за исключением того, что вас могут убить. Вы предложите такое решение, а другие четыре пирата могут подумать, что двадцать монет — это хорошее решение, но двадцать пять монет — еще лучше. Именно столько они и получат, если проголосуют против вашего плана и убьют вас. Потом они снова начнут делить ту же сотню монет, но пиратов теперь будет только четверо.

Вы можете до посинения спорить, утверждая, что поделить добычу поровну — это самый честный план, но в условии головоломки ничего не говорится о том, что пираты — люди честные. Честность — это обычно не самое нужное пиратам качество. Причем отвергнуто будет не только первое предложение поделить все поровну: то же случится и со следующими подобными предложениями. Ведь лучше делить добычу на троих, чем на четверых? А на двоих лучше, чем на троих? Вам понятно, к чему это все приведет?

Эта загадка напоминает телевизионное шоу «Последний герой». В этом шоу его участники голосуют за то, кого из соперников выгнать с острова, надеясь, что именно они останутся его последним обитателем и выиграют денежный приз. Участники этого шоу обычно стремятся к победе, формируя кратковременные коалиции. Сходный подход применяется и здесь. Поскольку вы рискуете своей жизнью, а не просто потерей возможности стать на пятнадцать минут «звездой экрана», вы хотите быть стопроцентно уверены, что ваш план раздела добычи будет принят.

Эта головоломка — еще одно упражнение в рекурсивных рассуждениях. Чтобы найти решение, нужно понять, что ситуацию с n пиратов можно анализировать на основе ситуации с n — 1 пиратов и т.д., пока вы не доберетесь до «базовой ситуации», решение в которой будет абсолютно ясным.

Базовая ситуация — это один выживший пират. Очевидно, что единственный пират предложит отдать ему все монеты. Ход сделан!