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數據與算法之美

【1】我知我無知

蘇格拉底有句名言：“我只知道一件事，那就是我一無所知。”

這個說法本身就是悖論，展現了自我參照的表述（self-referential statement）的復雜性。而這也是西方哲學先賢帶給我們的重要啟示：你得問你以為你知道的一切。越是問東問西問長問短打破砂鍋問到底，越會發現身邊正有一大波悖論呼嘯而過。

【2】二分法悖論（dichotomy paradox）

概述：運動是不可能的。你要到達終點，必須先到達全程的1/2處；要到達1/2處，必須先到1/4處……每當你想到達一個點，總有一個中點需要先到，因此你是永遠也到不了終點的。

古希臘哲學家芝諾（Zeno）提出了一系列關于運動不可分性的哲學悖論，二分法悖論就是其中之一。直到19世紀末，數學家們才為無限過程的問題給出了形式化的描述，類似于0.999……等于1的情境。

那么究竟我們是如何到達目的地的呢？二分法悖論只是空谷傳音般放大了問題。若想妥善解決這個問題，還得靠物質、時間和空間是否無限可分等等這些20世紀的衍生理論。

腦洞：無限二分16寸芝士乳酪蛋糕卻不能吃的快感，你值得擁有。

【3】飛矢不動（arrow paradox）

概述：一根箭是不可能移動的。飛行過程中的任何瞬間，它都有一個暫時的位置，由此可知一枝動的箭是所有不動的集合。

芝諾又一著名悖論，他認為時間的單位是瞬間。事實上，運動不會發生在任何特定時刻，并不意味著運動不會發生。戰國時期的詭辯學代表人物惠施也曾說：“飛鳥之影，未嘗動也。”

“飛矢不動”實際上暗示了量子力學的觀點。以狹義相對論為背景，物體在靜止與運動時是不同的。根據相對論，對于以不同速度移動的物體，觀察者會產生不同感受，對周圍的世界也會持有不同看法。

腦洞：看到漂亮妞心動3秒，上去要電話慘遭拒絕。咳咳，飛矢不動，我沒心動。

【4】忒修斯之船（Ship of Theseus paradox）

概述：如果忒修斯的船上的木頭被逐漸替換，直到所有的木頭都不是原來的木頭，這艘船還是原來的那艘船嗎？

基于同一性的古希臘著名悖論，引發了赫拉克利特、蘇格拉斯、柏拉圖等的各種討論。近代啟蒙運動中，英國的兩位大哲學家托馬斯·霍布斯（Thomas Hobbes）、約翰·洛克（John Locke）也曾嘗試解答這個問題。答案始終是是非非，難以一錘定音。

腦洞：人體細胞每七年更新一次，七年后，鏡子里是另一個你。

【5】上帝無所不能？

概述：無所不能的上帝，能不能創造出他自己搬不動的石頭？

關于上帝無所不能的邏輯悖論不勝枚舉。教徒們有無數理由證明上帝的神圣，而在他們看來，這些悖論的理由根本無關緊要。

腦洞：裝備此邏輯，與自稱為上帝的自戀狂魔們大戰幾百回合不掉血。

【6】托里拆利小號（Gabriel's Horn）

概述：體積有限的物體，表面積卻可以無限。

17世紀的幾何悖論。意大利數學家托里拆利（Evangelista Torricelli）將y=1/x中x≥1的部分繞著x軸旋轉了一圈，得到了上面的小號狀圖形（注：上圖只顯示了一部分圖形）。然后他得出：這個小號的表面積無窮大，可體積卻是 π。

?腦洞：原來也有平胸不一定能為國家省布料的時候。

【7】理發師悖論（Russell's Paradox的別稱）

概述：小城的理發師放出豪言：“我只幫城里所有不自己刮臉的人刮臉。”那么問題來了，理發師給自己刮臉么？如果他給自己刮臉，就違反了只幫不自己刮臉的人刮臉的承諾；如果他不給自己刮臉，就必須給自己刮臉，因為他的承諾說他只幫不自己刮臉的人刮臉。兩種假設都說不通。

赫赫有名的羅素悖論，由英國數學家勃蘭特·羅素教授于20世紀初提出。這條悖論證明了19世紀的集合論是有漏洞的，幾乎改變了數學界20世紀的研究方向。

腦洞：對于不刮胡子的女理發師不成立。

【8】第二十二條軍規（Catch-22）

概述：瘋子才能獲準免于飛行，但必須由本人提出申請；凡能意識到飛行有危險而提出免飛申請的，屬頭腦清醒者，應繼續執行飛行任務。即“如果你能證明自己發瘋，那就說明你沒瘋”，諸如此類。

《第二十二條軍規》由約瑟夫·海勒（Joseph Heller）根據自己在二戰中的親身經歷創作。該書的主角為了逃避危險的作戰任務而裝瘋，可逃避的愿望本身又證明了他的神志清醒。

Catch-22已成為英語詞典中的常用詞匯，用來形容自相矛盾的死循環，或是人們處于荒謬的兩難之中。

?腦洞：“一等獎：iPhone6 Plus”，但是“本商場擁有本次活動的最終解釋權”。

【9】有趣數悖論（Interesting Number Paradox）

概述：1是非零的自然數，2是最小的質數，3是第一個奇質數,4是最小的合數等等；如果你找不到這個數字有趣的特征，那它就是第一個不有趣的數字，這也很有趣。

于是，量子計算領域的研究猿納撒尼爾·約翰斯（Nathaniel Johnston）把這些有趣的整數定義為一個整體，并將這些整體排成序列，像是質數、斐波那契數列、畢達哥拉斯數等。基于這個定義，約翰斯在2009年6月的博客里提出，第一個沒有出現在序列里的數字是11630。2013年11月序列更新之后，他表示14228是最小的無趣數。

?腦洞：n只青蛙n張嘴，2n只眼睛4n條腿，撲通n聲跳下水……你想起數列是個什么鬼了嗎？

【10】飲酒悖論（drinking paradox）

概述：酒吧里會發生這種情況：如果有人在喝酒，那么每個人都在喝酒。乍看起來是一個人喝酒導致了所有人喝酒。實際上，如果酒吧里至少有一個人沒在喝酒，那么按照數學中的實質條件（material conditional），對那些沒喝酒的人來說，有些人在喝酒，這些人中的每個人都在喝酒，情況依然成立。

實質條件的示意圖如下：

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“飲酒悖論”由于雷蒙德·斯穆里安（Raymond Smullyan）的書而出名，這本書的名字就叫《這本書叫什么名字》（What Is the Name of this Book?）。

【11】球與花瓶（Balls and Vase Problem）

概述：假設無限個球和一個花瓶，現在要進行一系列操作，且每次操作都一樣：往花瓶里放10個球，然后取出1個球。那么，無窮多次這樣的操作之后，花瓶里有多少個球呢？

答案千奇百怪。最直接的是無限個，也有數學家認為，每個球都會被取出來。邏輯學家詹姆斯·亨勒（James M. Henle）和托馬斯·泰馬祖科（Thomas Tymoczko）提出花瓶里的球最終可以是任意數目，甚至有具體的構造方法。

1976 年謝爾登·羅斯（Sheldon Ross）在他的《概率論第一課》（A First Course in Probability）介紹了這個問題，所以它被稱為“羅斯·利特爾伍德悖論”（Ross-Littlewood Paradox）。

?腦洞：小學奧林匹克暗袋摸球概率題終極版。

【12】土豆悖論（potato paradox）

概述：100克土豆含有99%的水，如果它被榨出了2%，還剩98%的水分，它將只重50克。即100克的土豆含有1克干物質（dry material），當還剩98%的水分時，1克將對應2%的含量，因此含98%水分的土豆重50克。

腦洞：理科生們笑到內傷。

【13】生日悖論（birthday paradox）

概述：隨機挑選一組人，其中就會有兩人同一天生日。

用抽屜原理來計算，只要人群樣本達到367，存在兩人同天生日的可能性就能達到100%（一年雖然只有365天，但是有366個生日，包括2月29日）。然而，如果只是達到99%的概率，只需要57個人；達到50%只需要23個人。這種結論的前提是一年中每天生日的概率相等，可憐的2月29日除外。

?腦洞：顫抖吧人類，該方法已應用于常見的黑客密碼攻擊：生日攻擊。

【14】朋友悖論（friendship paradox）

概述：你的基友總是比你擁有更多基友。

這都是數學惹的禍，詭異的統計學能證明你的好基友擁有更多朋友，身材更棒，學習更好，工資更高……而你就是個杯具。

?腦洞：這類似于，問：長這么大你遇到過的最優秀的人是？答：別人家的孩子

【15】祖父悖論（bootstrap paradox）

概述：如果你乘坐哆啦A夢的時光機，回到你爺爺奶奶相遇之前，殺死你的爺爺會發生什么？如果殺死了你的爺爺，那么你就從未誕生；如果你從未誕生，如何回到以前殺死你的爺爺？

祖父悖論看似杜絕了人為操縱命運的可能，過去無法改變，爺爺一定會在孫子的謀殺中幸存下來；還有種可能是，你進入了另一個平行宇宙，這是你從未生活過的世界，但你的爺爺奶奶卻也在這里。

這個關于時間旅行的悖論源自羅伯特·海因萊因的短篇小說，近來又出現在諾蘭導演的《星際穿越》中。

?腦洞：如果你重返二戰前，殺死希特勒，成功阻止了二戰的爆發。然而，如果沒有發生二戰，回去刺殺希特勒的理由是什么？時間旅行本身就消除了旅行的目的，本身就在質疑本身。

【16】外星文明

概述：天文學的基本假設是，蒼茫宇宙間，地球是一顆在平常不過的星球。NASA（美國宇航局）的開普勒衛星發現，銀河系內很可能存在著110億個類似地球的星球。

我們的文明是有聲的，廣播電視和無線電信號都是人為的。如果確實存在與地球相像的文明，我們應該有能力找到證據。

目前，因為錯綜復雜的原因，我們無法切實證明宇宙有其他文明。龐大的宇宙空間使溝通變得困難。盡管我們使用電磁波和外星聯系，但由于電磁頻譜極寬，我們無法確定外星人使用哪種頻譜。再加上那些星球的文明發展度可能過高、過低，抑或是生活著與人類不同的生命形式，又大大降低了準確交流的可能。

腦洞：我們堅信來自星星的都教授的存在！

來源：BusinessInsider

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的16个让你烧脑让你晕的悖论的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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