一个数学系的朋友跟我讲过这么一个笑话,说数学系一共三个班,某天系里上大课时,偶然听见两个人对话,其中一个人问:「请问你是 3 班的吗?」另一个人说:「哦,原来你是 2 班的啊!」这让我立即想起我在 http://spikedmath.com 上看到的一个笑话。三个逻辑学家走进一家酒吧。侍者问:「你们都要啤酒吗?」第一个人说:「我不知道。」第二个人说:「我也不知道。」第三个人说:「是的,我们都要啤酒。」还有一个类似的笑话,说的是数学系的图书馆里上演的一幕。一位男生鼓起勇气走向一位女生,然后字正腔圆地说:「这位女同学,问你个问题啊:如果我约你出来的话,你的回答和这个问题本身的回答会是一样的吗?」
你都看明白了吗?
1. 桌面上放有四张纸牌,每张牌都有正反两面,一面写着一个字母,一面写着一个数字。现在,你所看到的这四张牌上面分别写着 D、K、3、7。为了验证「如果一张牌的其中一面写着字母 D,那么它的另一面一定写着数字 3」,你应该把哪两张牌翻过来?
心理学家 Peter Wason 的实验表明,绝大多数人会选择把 D 和 3 翻过来。然而,正确的答案应该是把 D 和 7 翻过来。试想,如果把数字 3 翻过来,即使背面不是字母 D,又能怎样呢?这并不会对「D 的背面一定是 3」构成任何威胁。但是,如果把数字 7 翻过来,背面偏偏写着字母 D,这不就推翻「D 的背面一定是 3」了吗?所以,为了完成验证,我们应该把 D 翻过来,以确定它的另一面是 3,另外再把 7 翻过来,以确定它的另一面不是 D。
在数学中,我们通常把「若非 Q,则非 P」叫做「若 P,则 Q」的「逆否命题」( contrapositive )。也就是说,把一个命题的条件和结论颠倒一下,然后分别变成其否定形式,新的命题就叫做是原命题的逆否命题。例如,「如果排队买票的人很多,那么电影一定很好看」的逆否命题就是「如果电影不好看,那么排队买票的人就不多」。稍作思考你便会发现:原命题和逆否命题一定是等价的。知道这一点,也能帮助我们解决 Wason 的 DK37 问题。「如果这一面是字母 D,那么另一面一定是数字 3」,它的逆否命题就是「如果这一面不是数字 3,那么另一面一定不是字母 D」。单看原命题,我们显然应该翻开字母 D。为了断定还应该翻开哪一张牌,我们考察它的逆否命题,于是很容易确定出,接下来应该翻开的是数字 7。
有时候,原命题的正确性很难让人接受,但是它的逆否命题的正确性却很容易看出来。于是,我们便能借助逆否命题这一工具,让原命题的正确性变得更加显然。人们很喜欢争论无限循环小数 0.9999...是否等于 1。当然,0.9999...确实是等于 1 的,但总有一些人会认为,0.9999...永远会比 1 小那么一点点,因而不可能精确地等于 1。每次遇到这样的人,我都会问他:「如果你认为 0.9999...不等于 1,那么你能说出一个介于 0.9999...和 1 之间的数吗?」这通常已经能让很多人心服口服了,不过偶尔会有一些人质疑:「两个数之间不存在别的数,就能说明这两个数是相等的吗?」此时,逆否命题就派上用场了。「如果两个数之间不存在别的数,那么这两个数就是相等的」,它的逆否命题便是,「如果两个数不相等,那么这两个数之间一定可以插入别的数」,而后者显然是正确的(如果 a ≠ b ,那么( a + b )/2 就是一个介于 a 、 b 之间的数),因此原命题也是正确的。
2. 有一天,我走在去理发店的路上。理发店里有 A、B、C 三位理发师,但他们并不总是待在理发店里。另外,理发师 A 是一个出了名的胆小鬼,没有 B 陪着的话 A 从不离开理发店。我远远地看见理发店还开着,说明里面至少有一位理发师。
我最喜欢理发师 C 的手艺,因而我希望此时 C 在理发店里。根据已知的条件和目前的观察,我非常满意地得出这么一个结论:C 必然在理发店内。我的推理过程是这样的:
反证,假设 C 不在理发店。这样的话,如果 A 也不在理发店,那么 B 就必须在店里了,因为店里至少有一个人;然而,如果 A 不在理发店,B 也理应不在理发店,因为没有 B 陪着的话 A 是不会离开理发店的。因此,由「C 不在理发店」同时推出了「若 A 不在则 B 一定在」和「若 A 不在则 B 也一定不在」两个矛盾的结论。这说明,「C 不在理发店」的假设是错误的。
我的推理过程正确吗?如果不正确,问题出在哪儿?
从已有的条件看,C 当然有可能不在理发店。所以,我的「证明」肯定是错的。错在哪儿呢?其实,「若 A 不在则 B 一定在」和「若 A 不在则 B 也一定不在」并不是互相矛盾的,它们有可能同时成立,并且这将会告诉我们 A 一定在。也就是说,正确的推理过程和由此得出的结论应该是这样的:
(1) 如果 C 不在的话,那么 A 不在就意味着 B 一定在;
(2) 如果 C 不在的话,那么 A 不在就意味着 B 一定不在;
(3) 所以,如果 C 不在的话,那么 A 不在就会发生矛盾;
(4) 所以,如果 C 不在的话,那么 A 一定在。
这个有趣的故事来源于 Lewis Carroll 的一篇题为 A Logical Paradox 的小论文。
3. 有一些正整数虽然很大,甚至超过了 20 位,但仍然可以用 20 个或更少的汉字表达出来。例如,100 000 000 000 000 000 000 000 可以表达为「一后面二十三个零」,157 952 079 428 395 476 360 490 147 277 859 375 可以表达为「前二十七个正奇数之积」。下面,我要证明一个非常惊人的结论:事实上,所有的正整数都可以用 20 个以内的汉字表达出来!
证明的基本思路是用反证法。假设存在某些不能在 20 个汉字以内表达的正整数,那么这里面一定有一个最小的不能在 20 个汉字以内表达的正整数,而这个数已经被我们用「最小的不能在二十个汉字以内表达的正整数」表达出来了,矛盾。因此,我们的假设是错误的。由此可知,所有的正整数都可以用 20 个以内的汉字表达出来。
我的证明过程正确吗?如果不正确,问题出在哪儿?
所有的正整数都可以用 20 个以内的汉字表达出来,这个结论明显是错的——用 20 个或者更少的汉字组成一个句子,总的方案数量是有限的;而正整数是无限多的,它们不可能都有与之对应的句子。所以,我的「证明」过程当中一定有某些非常隐蔽的问题。关键是,这个问题在哪儿呢?如果我们对正整数的表达方法做一个细致的分析,问题就逐渐暴露出来了。
什么叫做用若干个汉字表达一个数?这里面可能会涉及很多问题,比如有些句子根本就不合语法,比如有些句子根本就不是在表达一个数,比如有些句子的意思可能存在模糊或者有歧义的现象,比如有些句子涉及太多技术问题以至于很难算出它在表达哪个数。不过,这些细节问题我们都不管。我们假设有一台超级强大的机器,每次我们可以往里面输入一个汉语句子(但不能超过 20 个汉字),机器就可以根据内置的一系列复杂规则,自动判断这个句子是否合法地表达了一个正整数,如果是的话,它还能具体地给出这个数的值。这台假想的机器就明确了汉字「表达」数字的具体含义。
所以,有些数是这台机器能输出的,有些数是这台机器不能输出的。当然,这里面会有一个最小的这台机器不能输出的数。而且,「最小的这台机器不能输出的数」本身就不足 20 个字,是可以输进这台机器的。那么,把这句话输入机器,会得到什么呢?不要带有任何期望——机器会告诉我们,这句话并不能表达一个数。机器读到这句话的第一反应将会是:啊,机器?什么机器?我们站在这台机器之外,能够弄明白「最小的这台机器不能输出的数」是什么意思,但这句话在机器内部是不能被理解的。
类似地,「这个数已经被我们用『最小的不能在二十个汉字以内表达的正整数』表达出来了」,在这句话里,里面那一层的「表达」和外面那一层的「表达」有着不同的内涵和外延。我们不妨把里面那一个表达记作「表达 1」,把外面那一个表达记作「表达 2」。整句话就成了「这个数已经被我们用『最小的不能在二十个汉字以内表达 1 的正整数』表达 2 出来了」。表达 1 和表达 2 有什么区别呢?至少有这么一个区别:表达 2 的规则里可以使用表达 1 这个概念,但表达 1 的规则里显然不能使用表达 1 这个概念。由于表达 2 更强大一些,因此最小的不能用 20 个以内的汉字表达 1 的正整数,完全有可能用 20 个以内的汉字表达 2 出来,这并没有矛盾。
这个有趣的逻辑困惑叫做 Berry 悖论,它是由伯特兰·罗素( Bertrand Russell )在 1908 年 American Journal of Mathematics 的一篇论文当中提出来的。根据论文脚注中的描述,这个逻辑困惑是牛津大学的图书馆管理员 G. G. Berry 想出来的,于是就有了 Berry 悖论这个名字。Berry 悖论揭示了数理逻辑中一个至关重要的概念,即「系统之内」和「系统之外」的区别。
伯特兰·罗素是 20 世纪英国著名的数学家,他对数学底层的逻辑系统有过很多深刻的研究。1910 年到 1913 年期间,他和阿尔弗雷德·怀特海( Alfred North Whitehead )合著了《数学原理》( Principia Mathematica ),这可以称得上是史无前例的数学巨作。两人花了总共三卷的篇幅,从最底层的公理出发,用最严谨的逻辑,逐步推出各种各样的数学结论,搭建起整座数学大厦。全书第一卷第 379 页正中间的一小段话成为了经典中的经典:「定义算术加法之后,根据这一命题便可得出,1+1=2。」
罗素这人简直就是一神人,举个例子吧,他曾经获得过诺贝尔奖。等等,诺贝尔奖不是没有数学奖吗?其实,罗素获得的是诺贝尔文学奖。罗素不但是一个数学家,还是一个哲学家,他对历史、政治、文学都抱有极大的兴趣。很难想象,《数学原理》和《社会重建原则》( Principles of Social Reconstruction )竟然是罗素在同一时期创作的作品。1950 年,他因「多样且重要的作品,持续不断地追求人道主义理想和思想自由」获得了诺贝尔文学奖。
4. 大家应该见过不少「甲乙丙丁各说了一句话……如果他们当中只有一个人说假话,那么谁是凶手」一类的逻辑推理题。这次,让我们来点新鲜的。下面这几个有趣的逻辑问题是我自己创作的。在每个问题中,甲、乙、丙三人各说了一句话,你需要判断出每个人说的究竟是真话还是假话。每个问题都有唯一解。注意,与传统的逻辑推理题目不同,没有任何条件告诉你究竟有多少人在说真话,有多少人在说假话。解决问题时,请尽量避免用枚举法试遍所有 8 种可能,否则这将失去「逻辑推理」的意义。
(1) 甲:乙说的是假话;
乙:丙说的是假话;
丙:甲要么说的是真话,要么说的是假话。
(2) 甲:我们三个人当中有人说真话;
乙:我们三个人当中有人说假话
丙:我们三个人当中没有人说假话。
(3) 甲:我们三个人都说的真话;
乙:我们三个人都说的假话;
丙:我们三个人当中,有些人在说真话,有些人在说假话。
(4) 甲:丙说的真话;
乙:丙说的假话;
丙:你们俩一个说的真话,一个说的假话。
(5) 甲:乙说的是真话;
乙:甲说的是真话;
丙:我们都说的是假话。
(6) 甲:我们当中有一个人说假话;
乙:我们当中有两个人说假话;
丙:我们当中有三个人说假话。
(7) 甲:我们三个人要么都说的真话,要么都说的假话;
乙:我们三个人要么都说的真话,要么都说的假话;
丙:我们三个人要么都说的真话,要么都说的假话。
(1) 显然,丙说的是真话。因此,乙说的是假话。因此,甲说的是真话。估计有人还没反应过来:第一步怎么没有任何条件就推出丙说的是真话了?这不是靠某些条件推理出来的,而是因为丙所说的内容本身一定是对的——「甲要么说的是真话,要么说的是假话」,这不废话吗?下面还有多处推理也是这么来的。
(2) 乙和丙说的互相矛盾,他俩的话必然是一真一假。这就表明,三个人当中既有人说真话,又有人说假话。因此,甲和乙都说的真话,丙说的是假话。
(3) 这三句话互相矛盾,却又涵盖了所有情况。因此,三句话中有且仅有一句话为真。因此,甲、乙说的是假话,丙说的是真话。
(4) 甲和乙说的互相矛盾,他俩的话一真一假。因此,丙说的是真话。因此,甲说的是真话,乙说的是假话。
(5) 显然,丙说的不可能是真话,否则这就和他自己说的话矛盾了。因此,丙说的是假话。也就是说,「我们都说的是假话」这个说法是不对的。换句话说,不是所有人说的都是假话。因此,甲和乙当中至少有一个人说的是真话。不管甲和乙谁说了真话,都可推出甲和乙都在说真话。
(6) 显然,不可能所有人都在说假话,否则丙说的就是真话。显然,不可能有两个或两个以上的人在说真话,因为这三句话是互相矛盾的。因此,恰好有一个人说的是真话。因此,恰好有两个人说的是假话。因此,乙说的是真话,甲和丙说的是假话。
(7) 三个人说了三句内容完全相同的话,因而他们要么都说的真话,要么都说的假话。因而,他们说的都是真话。
最后,让我们来看两个「史上最难的逻辑谜题」吧。
5. 某座岛上有 200 个人,其中 100 个人的眼睛是蓝色的,另外 100 个人的眼睛是棕色的。所有人都不知道自己眼睛的颜色,也没法看到自己眼睛的颜色。他们可以通过观察别人的眼睛颜色,来推断自己的眼睛颜色;除此之外,他们之间不能有任何形式的交流。每天午夜都会有一艘渡船停在岛边,所有推出自己眼睛颜色的人都必须离开这座岛。所有人都是无限聪明的,只要他们能推出来的东西,他们一定能推出来。岛上所有人都非常清楚地知道上面这些条件和规则。
有一天,一位大法师来到了岛上。他把岛上所有人都叫来,然后向所有人宣布了一个消息:岛上至少有一个人是蓝眼睛。
接下来的每一个午夜里,都会有哪些人离开这座岛?
答案:从第 1 个午夜到第 99 个午夜,没有任何人离开这座岛;到第 100 个午夜,所有 100 个蓝眼睛将会同时离开。
为什么?大家不妨先这样想:什么情况下第一天就会有人离开这座岛?很简单。假如岛上只有一个人是蓝眼睛,那么当他听说岛上至少有一个蓝眼睛的人之后,他就知道了自己一定就是蓝眼睛,因为他看到的其他所有人都是棕色的眼睛。因而,当天夜里他就会离开这座岛。好了,如果岛上只有两个蓝眼睛的人呢?他们在第一天都无法立即推出自己是蓝眼睛,但在第二天,每个人都发现对方还在,就知道自己一定是蓝眼睛了。这是因为,每个人都会这么想:如果我不是蓝眼睛,那么对方昨天就会意识到他是蓝眼睛,对方昨天夜里就应该消失,然而今天竟然还在这儿,说明我也是蓝眼睛。最后,这两个人将会在第二天夜里一并消失。
类似地,如果岛上有三个蓝眼睛的人,那么每个人到了第三天都发现另外两个人还没走,便能很快推出,这一定是因为自己是蓝眼睛。所以,这三个蓝眼睛的人将会在第三个午夜集体离开。不断地这样推下去,最终便会得出,如果岛上有 100 个蓝眼睛的人,那么每个人都会在第 100 天意识到自己是蓝眼睛,于是他们将会在第 100 个午夜集体离开。
很多人都会对这段解释非常满意,然而细心的朋友却会发现一个问题:在大法师出现之前,每个人都能看见 99 个蓝眼睛的人,因此每个人都知道「岛上至少有一个人是蓝眼睛」这件事情。那么,大法师的出现究竟有什么用呢?这是一个很好的问题。它的答案是:大法师的行为,让「岛上至少有一个人是蓝眼睛」的消息成为了共识。
在生活当中,我们经常会遇到与共识有关的问题。让我们来看这么一段故事。A、B 两人有事需要面谈,他们要用短信的方式约定明天的见面时间和地点。不过,两人的时间都非常宝贵,只有确信对方能够出席时,自己才会到场。A 给 B 发短信说:「我们明天 10:00 在西直门地铁站见吧。」不过,短信发丢了是常有的事情。为了确信 B 得知了此消息,A 补充了一句:「收到请回复。」B 收到了之后,立即回复:「已收到,明天 10:00 不见不散。」不过,B 也有他自己的担忧:A 不是只在确认我要去了之后才会去吗?万一他没有收到我的确认短信,届时没有到场让我白等一中午怎么办?因此 B 也附了一句:「收到此确认信请回复。」A 收到确认信之后,自然会回复「收到确认信」。但 A 又产生了新的顾虑:如果 B 没收到我的回复,一定会担心我因为没收到他的回复而不去了,那他会不会也就因此不去了呢?为了确保 B 收到了回复,A 也在短信末尾加上了「收到请回复」。这个过程继续下去,显然就会没完没了。其结果是,A、B 两人一直在确认对方的信息,但却始终无法达成这么一个共识:「我们都将在明天 10:00 到达西直门地铁站」。
有的人或许会说,那还不简单,A 给 B 打个电话不就行了吗?在生活当中,这的确是上述困境的一个最佳解决办法。有意思的问题出来了:打电话和发短信有什么区别,使得两人一下就把问题给解决了?主要原因可能是,打电话是「在线」的,而发短信是「离线」的。在打电话时,每个人都能确定对方在听着,也能确定对方确定自己在听着,等等,因此两人说的任何一句话,都将会立即成为共识:不但我知道了,而且我知道你知道了,而且我知道你知道我知道了……
大法师当众宣布「岛上至少有一个人是蓝眼睛」,就是让所有人都知道这一点,并且让所有人都知道所有人都知道这一点,并且像这样无限嵌套下去。这就叫做某条消息成为大家的共识。让我们来看一下,如果这个消息并没有成为共识,事情又会怎样。
为了简单起见,我们还是假定岛上只有两个人是蓝眼睛。这两个人都能看见对方是蓝眼睛,因而他们都知道「岛上至少有一个人是蓝眼睛」。但是,由于法师没有出现,因此他俩都不知道,对方是否知道「岛上有蓝眼睛」\这件事。所以,到了第二天的时候,之前的推理就无法进行下去了——每个人心里都会想,对方没有离开完全有可能是因为对方不知道「岛上有蓝眼睛」这件事。
类似地,如果岛上有三个人是蓝眼睛,那么除非他们都知道,所有人都知道所有人都知道了「岛上有蓝眼睛」这件事,否则第三天的推理是不成立的——到了第三天,会有人觉得,那两个人没走仅仅是因为他们不知道对方也知道「岛上有蓝眼睛」这件事罢了。继续扩展到 100 个蓝眼睛的情形,你会发现,「互相知道」必须得嵌套 100 层,才能让所有推理顺利进行下去。
实际上,我们的题目条件也是不完整的。「岛上的所有人都非常清楚地知道上面这些条件和规则」这句话应该改为「上面这些条件和规则是岛上所有人的共识」,或者说「岛上所有人都知道上面这些条件和规则,并且所有人都知道所有人都知道,等等等等」。如果没有这个条件,刚才的推理也是不成立的。比方说,虽然所有人都是无限聪明的,但是如果大家不知道别人也是无限聪明的,或者大家不知道大家知道别人也是无限聪明的,推理也会因为「昨晚他没走仅仅是因为他太笨了没推出来」之类的想法而被卡住。下一章的博弈问题当中,共识的概念也会起到很大的作用。
这是一道非常经典的问题,网络漫画网站 XKCD 把它称作是「世界上最难的逻辑谜题」。我至少见过这个问题的四种不同的版本。 John Allen Paulos 的 Once Upon A Number 里写过一个大女子主义村的故事:村子里有 50 个已婚妇女,每个妇女都不知道自己的男人是否有外遇,但却可以观察到其他妇女的男人是否有外遇。规定,只要哪个妇女推出了自己的男人有外遇,当晚她就必须把自己的男人杀死。有一天,村子里来了一位女族长。女族长宣布,岛上至少有一个妇女,他的男人有外遇。实际上,每个妇女的男人都有外遇。那么最后究竟会发生什么呢?村子里的人将会度过 49 个平静的晚上,到第 50 天则会出现彻彻底底的大屠杀。
另一个与疯狗有关的版本也大致如此:村子里每个人都养了一条狗,每个人都不知道自己的狗是不是疯了,但都可以观察到别人家的狗是不是疯狗。只要推出自己的狗是疯的,当天晚上就必须用枪把它杀死。有一天,村里来了一个人,宣布了至少有一条疯狗的消息,然后前 2 天平安无事,第 3 天夜里出现了一阵枪响,问村子里实际上有多少疯狗?答案是,3 条。
最后还有一个戴帽子的版本。老师给 5 个小孩儿每个人头上都戴了一顶黑帽子,然后告诉大家,至少有一个人头上戴着的是黑色的帽子。接下来,老师向大家提问:「知道自己戴着黑帽子的请举手」,连问 4 次没有反应,到了第 5 次则齐刷刷地举手。有的地方把「戴着黑帽子」换成「额头上点了一个墨点」,然后老师让大家推测自己额头上是否有墨点。这本质上也是一样的。
6. 有三台机器 A、B、C,它们分别叫做「真理」、「谬误」和「随机」(但你不知道谁是谁),其中「真理」永远说真话,「谬误」永远说假话,「随机」则会无视问题内容,随机作答。每次你可以向其中一台机器提问,提出的问题只能是是非问句的形式。这台机器将会用 da 和 ja 来回答你,这两个词一个表示「是」,一个表示「否」,但你也不知道哪个词表示哪个意思。你的任务是用三次提问的机会辨别出 A、B、C 这三台机器各自的身份。
需要注意的是,你可以向同一台机器多次提问,也就是说,这三个问题不一定是分别提给这三台机器的。另外,每一次都是向谁提出什么问题,这并不需要一开始就完全定下来,后面的提问内容和提问对象可以根据前面得到的回答而「随机应变」。「随机」的行为应该视作一枚公平的硬币:每次回答问题时,他都有 50% 的概率说 da,有 50% 的概率说 ja。
估计大家见过类似的题目,只不过没这么变态而已。有一类题目叫做「骑士与无赖」( Knights and Knaves ),基本假设就是骑士永远说真话,无赖永远说假话,你需要向他们问一些问题,从而获取某些正确的信息。其中一个经典的问题就是,有一个岔路口,其中一条路通往天堂,另外一条路通往地狱,但是你不知道哪条路通往哪里。每条路上都站着一个人,一个是骑士,一个是无赖,但是你也不知道谁是谁。你怎样向他们中的一个人提出一个是非问题,从而判断出哪条路是通往天堂的路?
答案是,随便问一个人:另一个人是否会告诉我你这条路是去往天堂的?如果这个人回答「不会」,那么这有两种情况:这个人是骑士,他在如实地警告你,另一个人会骗你说这条路不会通往天堂;或者这个人是无赖,他骗你说,另一个人不会告诉你这条路通往天堂。总之,这条路就是通往天堂的;如果这个人回答「会」,那么这有两种情况:这个人是骑士,他在如实地警告你,另一个人会骗你说这条路就是通往天堂的;或者这个人是无赖,他骗你说,另一个人会告诉你这条路通往天堂。总之,这条路就是通往地狱的。
这已经是非常困难的逻辑问题了,但显然,它还是没有三台机器的问题困难。在维基百科上有一个条目叫做「史上最难的逻辑谜题」( The Hardest Logic Puzzle Ever ),说的就是这个问题。根据维基百科的描述,这个问题是由美国逻辑学家 George Boolos 在 1996 年出版的 The Harvard Review of Philosophy 一书中提出的。
这个问题的解法有很多,下面是其中一种比较巧妙的解法。我们需要用到一个非常无敌的技巧:对于任意一个是非问题 P(比如说「A 是『随机』吗」),如果你想知道它是对的还是错的,那么就向「真理」或者「谬误」中的其中一个提问:「如果我问你 P,你会回答 ja 吗?」只要得到的回答是 ja,就说明 P 是正确的;只要得到的回答是 da,就说明 P 是错误的。为什么?要想证明这一点其实是很容易的,只需要分别考虑以下 8 种情况就可以了。
(1) 若 P 是正确的,问的是「真理」,ja 表示「是」,则得到的回答是 ja
(2) 若 P 是正确的,问的是「真理」,ja 表示「否」,则得到的回答是 ja
(3) 若 P 是正确的,问的是「谬误」,ja 表示「是」,则得到的回答是 ja
(4) 若 P 是正确的,问的是「谬误」,ja 表示「否」,则得到的回答是 ja
(5) 若 P 是错误的,问的是「真理」,ja 表示「是」,则得到的回答是 da
(6) 若 P 是错误的,问的是「真理」,ja 表示「否」,则得到的回答是 da
(7) 若 P 是错误的,问的是「谬误」,ja 表示「是」,则得到的回答是 da
(8) 若 P 是错误的,问的是「谬误」,ja 表示「否」,则得到的回答是 da
直观地想一想,道理也不复杂。先来看看「真理」吧。对于「如果有人问你 P,你会怎么回答」这样的问题,「真理」的反应大致有 4 种:会回答「是」,不会回答「否」,会回答「否」,不会回答「是」。前两种情况都意味着,P 是正确的;后两种情况都意味着,P 是错误的。前两种情况其实属于同一种情况,即对于「你会回答 ja 吗」的答案就是 ja;后两种情况其实也属于同一种情况,即对于「你会回答 ja 吗」的答案是 da。总结起来就是,对于「如果我问你 P,你会回答 ja 吗」这样的问题,回答 ja 就意味着 P 是正确的,回答 da 就意味着 P 是错误的。
那么「谬误」呢?最精妙的地方就在这里:我们巧妙地用了问题的嵌套,让「谬误」的行为和「真理」一样了。试想,如果「谬误」拿到了「如果有人问你 P,你会回答 ja 吗」这样的问题,它会怎么办?它肯定会欺骗你,让你以为,如果真的有人问它 P 时,它会像乖孩子一样好好回答。它会阴笑着回答你,「嘿嘿,如果有人问我 P,我会回答 ja 的」,或者「嘿嘿,如果有人问我 P,我不会回答 ja 的」。在这一瞬间,它的思路就和「真理」一样了。
反复利用这种「问题嵌套」的技巧,我们就能迅速判断出 A、B、C 三者的身份了。首先,我们要用一次提问找出一台肯定不是「随机」的机器。为此,我们询问机器 B:如果我问你「A 是不是『随机』」,你会回答 ja 吗?如果 B 回答 ja,那么要么它自己就是「随机」,要么它是「真理」和「谬误」之一,其回答将表明 A 是「随机」。不管怎样,C 都不是「随机」。如果 B 回答 da,那么要么它自己就是「随机」,要么它是「真理」和「谬误」之一,其回答将表明 A 不是「随机」。不管怎样,A 都不是「随机」。
第一步完成后,我们就找出了一台机器(有可能是 A,有可能是 C),它一定不是「随机」。然后就问它:如果我问你「你是不是『真理』」,你会回答 ja 吗?它的回答将会直接告诉你它的身份。最后,继续问它:如果我问你「B 是不是『随机』」,你会回答 ja 吗?它的回答将会直接告诉你另外两台机器究竟谁是「随机」,从而揭晓所有机器的身份。