读者可能记得,我曾在此专栏引用过一道名为「Muddy Children」的逻辑谜题,去反驳逻辑谜题是小道。令我喜出望外的是,有读者要求我给出该谜题的详细解答。如此要求,我当然欣然接受,并且乐而为之。首先,让我们重温那道逻辑谜题的内容:
教室中有10个孩子,其中7个脸上有泥巴。这些孩子能看到其他孩子脸上有泥巴,但看不到自己脸上有泥巴。老师进教室对他们说:「你们中有人脸上有泥巴;知道自己脸上有泥巴的人请举手。」假设孩子之间没有信息交流,并假设他们都能进行正确的逻辑推理。当老师重复询问多少遍,才有孩子举手说「知道」,并且有多少个孩子同时举手?
解决这类谜题的关键在于分情况去考察。
消去法则由他推己
情况一:假设只有1人(甲)有泥巴。老师问第一次时,甲会如此推理:老师说有人有泥巴,但我见到其他人没有泥巴,故用消去法可推出我有泥巴。其他孩子因为见到有人有泥巴,故不能判断自己有没有泥巴。故只有甲举手说「知道」。(消去法:从「或者这个命题真,或者那个命题真」及「不是这个命题真」,可推出「那个命题真」。据说狗也懂得运用这条推理法则。)
反证法则先假设后证明
情况二:假设只有2人(甲、乙)有泥巴。老师问第一次时,甲见到有人有泥巴,故甲知道不是情况一,故甲不知道自己有没有泥巴。同理,乙也不知道。但当老师问第二次时,甲见到1人有泥巴,会如此推理:假设我没有泥巴,那乙一定会知道自己有泥巴(就如情况一的甲),但乙不知道,自相矛盾,故用反证法甲推出自己有泥巴。同理,乙也推出自己有泥巴。故甲、乙一齐举手说「知道」。(反证法:从假设一个命题真出发用正确推理却得到自相矛盾,那可推出该命题其实是假。着名的关于平方根2是无理数的数学证明,是史上最漂亮的数学证明之一,就是用了反证法。在另一知识领域里,伽利略也是用了反证法,去证明亚里士多德的物理学中「重的物体比轻的物体下落得更快」是错的。)……
情况七:假设只有7人有泥巴。同理,当老师问第六次时,仍然没有人举手说「知道」,但当老师问第七次时,就有7人一齐举手说「知道」。证毕。
消去法和反证法只是推理法则的两个例子。推理法则之美,不仅在于其能保证从真理出发必然得到真理,还在于其能适用于任何知识领域。逻辑,简而言之,就是关于这些美丽的推理法则。
黄广昌:〈一道逻辑谜题的解答〉,载《文汇报》教育版A32(思思师语),2012年12月12日。