學苑撰文

數學妙不可言:從「囚徒困境」看利益衡突

文:游証恩(香港資優教育學苑校友) 

近年「全球暖化」議題引起國際關注,世界各國本可共同協作減少溫室氣體的排放,避免極端天氣引發天災。但假如這做法犧牲到自己國家的經濟利益,又另作別論。再者,倘若只有自己減少排放而別國又不減排,問題沒有因自己的犧牲而改善,那豈不是雙重損失?  


以上難題,可以引用數學理論的「囚徒困境」(prisoner's dilemma)來進行解釋。根據這個理論,負責案件的檢察官分別向犯人甲和乙提出以下條件,我們姑且簡化為「背叛(認罪)」和「合作(不認罪)」兩種選擇。 

一)    若甲乙二人彼此合作各不認罪,他們將因為輕罪,而各被判入獄半年; 

二)    若甲乙二人彼此背叛承認犯罪,他們將各被判監三年; 

三)    若一人背叛(認罪)而另一人合作(不認罪),背叛的那人將轉作污點證人而無罪釋放,而合作的那人將因重罪而被判監十年。 


聰明的讀者,若你是犯人甲,你會如何選擇呢?從甲的立場看,他沒法預先知道乙的選擇,只能作兩手準備去反覆思考: 

一)    若自己合作,而處境一 (a )乙又同樣合作,兩人會同被輕判半年; 但若處境一 (b)乙背叛,自己合作,自己則要重判十年。 

二)    若自己背叛,而處境二 (a )乙又選擇背叛,兩人會各判監三年;但若處境二 (b) 乙合作,自己更可以無罪釋放。 

因此,對甲來說,背叛(認罪)毫無疑問就是最好的選擇。 


圖一)「囚徒困境」簡表 


選擇結果選擇結果
處境一(a)合作
(不認罪)
輕判半年合作
(不認罪)
輕判半年
處境一(b)合作
(不認罪)
重判十年背叛
(認罪)
無罪釋放
處境二(a)背叛
(認罪)
判監三年背叛
(認罪)
判監三年
處境二(b)背叛
(認罪)
無罪釋放合作
(不認罪)
重判十年


 由此可見,在經過所謂「理性分析」後,甲發現背叛是「最佳選擇」,而乙極可能有相同想法同樣選擇背叛,而被判監三年。事實上,假如兩人當初願意合作,兩人都會獲輕判半年。雖然兩人看似都作出了對自己最有利的選擇,到頭來卻未能帶來最佳結果! 


綜觀以上,「囚徒困境」不純粹是數學或科學問題那麼簡單。套用在國際之間、社會各階層的利益衡突上,要擺脫「囚徒困境」的負面影響,關鍵在乎摒棄自私的思想,相信彼此都甘願為團體(整體人類)付出,互相合作,才能締造雙贏局面。 


游証恩(香港資優教育學苑校友) 


我自小就對數學很有興趣,中學時有幸參加學苑舉辦的國際數學奧林匹克課程,並代表香港出賽,大大的擴濶了我的視野。我認識到數學不同分支之間有著深刻的聯繫,又見識到數學家如何巧妙地運用不同數學工具解決困難的問題。現時我在香港中文大學數學系就讀,在學習高等數學的過程,更加發覺數學的深不可測,自己所知確實是微不足道。希望各位小讀者也可領會到數學的樂趣!


曾刊載於《星島日報》小學校園報《陽光校園》(2023年3月)


更新日期:2023-10-30