נסיכת המדעים

עולם הבייסבול הזדעזע קלות השבוע. מרק מגווייר, בעבר כוכב הסנט לואיס קרדינלס וכיום מאמן החובטים של הקבוצה, התוודה והודיע כי השתמש בסמים אסורים (סטרואידים וכולי) שסייעו לו לשבור בשנת 1998 את שיא ההום ראנס ההיסטורי של רוג'ר מאריס (61 הום ראנס) ולהעמידו של 70 הום ראנס. (השיא,  דרך אגב, החזיק מעמד במשך שלוש שנים בלבד. בארי בונדס חבט 73 הום ראנס בשנת 2001, ככל הנראה גם בעזרת סטרואידים).

הוידוי המפתיע (בעל התוכן המאוד לא מפתיע) של מגווייר מספקים לי הזדמנות למלא הבטחה שנתתי כאן לפני כשמונה חדשים, לאחר שכוכב בייסבול אחר, מני רמירז, הושעה לחמישים משחקים עקב שימוש בסמים אסורים. מה בכלל לא בסדר בשימוש בסמים? למה לא להרשות לספורטאי שרוצה בכך להלעיט את גופו בסטרואידים, הורמוני גדילה ושאר ירקות, ובכך לשפר את יכולותיו? התשובה, רמזתי אז, מגיעה מתחום הכלכלה. עתה אביא אותה במלואה.

לפני שאמשיך, אציין כי ההסבר שיובא כאן מתבסס על פרק מספרו של ג'יי סי ברדבורי: "כלכלן הבייסבול", ואני רק מביא את הדברים בשם אומרם (אם כי בהמשך אחווה גם את דעתי בנושא).

סטרואידים, אומר ברדבורי, הם רק עוד דרך לשיפור הביצועים (של הספורטאי), כמו שמירה  על תזונה נכונה או אימונים מרובים. ובכל זאת אנשים נוטים להתייחס בצורה שונה (ושלילית) כלפי ספורטאים שמשתמשים בהם. טענה אחת היא שהסטרואידים "אינם טבעיים". ברדבורי טוען שזה לא העניין. התערבויות "לא טבעיות" אחרות, כגון ניתוחים למיניהם (החל בניתוחי לייזר לשיפור הראיה וכלה בניתוח "טומי ג'ון"), זריקות קורטיזון וכדומה נחשבות כלגיטימיות. גם הטענה כי שימוש בסמים למינהם אינה לגיטימית כי אנשים "רגילים" אינם משתמשים בחומרים ממריצים נדחית על ידי ברדבורי: ניקוטין, קפאין וסוכר הם כולם סטימולנטים לגיטימיים שנמצאים בשימוש נרחב. אענה אפשרית נוספת היא שסטרואידים למינהם מסכנים את בריאות הספורטאים. גם אם זה נכון, אומר ברדבורי, זה לא צריך לשנות. זכותו של כל אחד לקחת על עצמו סיכונים. העיסוק בבייסבול עצמו הוא מסוכן (אחרי הכל, מישהו שעומד במרחק של 18 מטר ממך זורק לעברך כדור שמשקלו 150 גרם במהירות של כ-150 קמ"ש). ואם באמת הדאגה לבריאות השחקנים חשובה, עדיף לאסור עליהם לעשן ולצרוך אלכוהול, זה יועיל להם הרבה יותר.

הבעיה העיקרית, טוען ברדבורי, היא שהחלטה של שחקן להשתמש בסטרואידים משפיעה גם על השחקנים האחרים. שחקן שמשתמש בסטרואידים משפר את ביצועיו, ועקב כך ישפר ככל הנראה גם את שכרו. מי שייפגע עקב כך הם שחקנים אחרים, שרמת משחקם דומה לשחקן שמשתמש בסטרואידים, ששכרם ייפגע, אם באופן מוחלט ואם באופן יחסי לאותו שחקן סורר. מה יכולים אותם שחקנים לעשות כדי לסגור את הפער? לקחת סטרואידים גם הם. ובסופו של דבר, נגיע למצב בו כולם (או כמעט כולם) לוקחים סטרואידים,  והיתרון של שימוש בסטרואידים מתבטל. אשתמש בפרפרזה על לואיס קרול: נוצר מצב שבו כולם רצו בכל הכח קדימה וכולם נשארו במקום. זהו מצב קלאסי של דילמת האסירים.

עד כאן עיקרי טיעוניו של ברדבורי.

אין לי ביקורת על הניתוח המתמטי של ברדבורי, הוא מדוייק לחלוטין. הבעיה שלי עם ברדבורי היא שהוא טוען שההסבר הרציונלי שנתן הוא היחיד התקף. הנימוקים שנתן נגד הטענות המקובלות (לא טבעי, לא לגיטימי, וכולי) הם נכונים ורציונליים, אבל האם רק השיקולים הרציונליים תקפים? ומה בדבר המושג הבסיסי של "הוגנות"? האם הוא לא משחק תפקיד? אני חושב שכן, ברדבורי לא התייחס לכך.

עוד בעיה עם הטיעונים של ברדבורי: הוא מניח שגודל העוגה נשאר קבוע. בפועל, במהלך תקופת הסטרואידים בבייסבול חל סחרור שדחף את משכורות כל השחקנים כלפי מעלה, כולל את משכורותיהם של אלה שלא השתמשו בסטרואידים. השחקנים הרוויחו בגדול, למגינת ליבם של בעלי הקבוצות. הסטרואידים השתלמו לשחקנים. מי שבאמת מתנגד לסטרואידים הם בעלי הקבוצות.

ובואו לא נשכח – אין ספק שהמשחק היה מלהיב יותר בשיא תקופת הסטרואידים. גרתי בשיקגו בתקופת המירוץ לשבירת שיא ההום ראנס שנערך בין מרק מגווייר לסמי סוסה. זו הייתה תקופה נפלאה. דיבורים על סטרואידים היו גם אז, אבל לאף אחד לא היה איכפת. זכיתי לראות את שני השחקנים האלה בפעולה, ואף הייתי אחד מבין כ-40000 העדים להום ראן מספר 60 של סוסה. הספורט המקצועני הוא בראש ובראשונה בידור, ובסוף שנות התשעים גם בעלי הקבוצות הרוויחו מהשימוש בסטרואידים, ולכן כולם עצמו את עינהם. ההתעוררות חלה כאשר בעלי הקבוצות הבינו כי הנזק הכספי הצפוי להם בטווח הארוך עקב העליה בשכר השחקנים עולה על הרווחים של הטווח הקצר.

לפני כשנה כתבתי כאן על חויותי ממשחק דילמת האסירים ששיחקתי במסגרת קורס שלמדתי. לפני כעשרה ימים השתתפתי בקורס ניהול משא ומתן שניתן על די אותו המנחה, עו"ד יונתן קוברסקי (לחצו על הלינק כדי לראות אותו מרצה ביוטיוב), ובאחד התרגילים שנערכו, שוחקה גירסה אחרת של דילמת האסירים. אתאר כאן את חוויותי ותובנותי מהמשחק הזה. אין בכוונתי להתעמק בניחוח אנליטי של המשחק.

בשלב הראשון המשתתפים בקורס חולקו לשש קבוצות, ונערכו שלושה משחקים במקביל, כשבכל משחק מתחרות שתי קבוצות זו בזו . מאחר ובכל קבוצה היו בין שלושה לארבעה חברים, תהליך קבלת ההחלטות בכל קבוצה היה נתון למו"מ (כך לפחות זה היה בקבוצה שלי).

סיפור המסגרת למשחק (למעוניינים, הנה ההסבר המלא באנגלית, קובץ pdf): שתי מדינות, אלבה ובתיה, הן יצרניות נפט קטנות, שמוכרות את תפוקת הנפט שלהן לשכנתן הגדולה והעשירה, מדינת קפיטה. מחירי הנפט של כל מדינה נקבעים כל חודש על ידי ועדה מיוחדת לקביעת מחירי הנפט (אלה אנחנו, השחקנים). המחיר יכול להיות 10, 20 או 30 דולר לחבית. ההכנסות החדשיות ממכירת הנפט תלויות במחירים שקבעו שתי המדינות. אם בתיה, למשל, מוכרת את הנפט שלה ב-20 דולר לחבית, ואלבה קובעת מחיר של 30 דולר לחבית, אז בתיה תיהנה מהכנסה של 18 מליון דולר, בעוד אלבה תכניס לקופת שני מליון דולר בלבד. באופן כללי, אלה הן ההכנסות של מדינת בתיה בהנתן מחירי הנפט שלה ושל אלבה בחודש נתון לחבית (אני שיחקתי באחת הקבוצות של בתיה, ולכן מתאר את נקודת המבט שלה. חוץ מזה, יש לי דודה נפלאה ששמה בתיה.):

מטריצת ההכנסות של אלבה זהה לזו של בתיה.

אלבה ובתיה כמובן מסוכסכות ביניהן, מה שלא אפשר מו"מ או תיאום של מחירי הנפט. מטרת כל קבוצה להביא למקסימום את רווחי המדינה שלה בשמונת החודשים הקרובים, תוך כדי אדישות לביצועים של המדינה המתחרה. כמו כן נאמר לנו כי כרגע שתי המדינות מוכרות את הנפט שלהן ב-20 דולר לחבית.

בכל זאת ניתוח אנליטי קצר של המשחק, לפני שאעבור לחוויות ולתובנות. קל לראות כי האסטרטגיה של קביעת מחיר הנפט ב-20 דולר לחבית שולטת על האסטרטגיה של 30 דולר. לא משנה מה יהיה המחיר שאלבה תקבע, תמיד עדיף לבתיה למכור ב-20 ולא בשלושים. אם למשל, המחיר של אלבה הוא 30 דולר לחבית, אז במחיר של 30 דולר לחבית בתיה תרוויח 11 מליון דולר, ובמחיר של 20 דולר לחבית בתיה תרוויח 18 מליון דולר, וכן הלאה. מכאן שאף פעם לא כדאי לבתיה לקבוע מחיר של 30 דולר לחבית. אותם השיקולים נכונים גם למדינת אלבה, ולכן אם אנשי אלבה רציונליים, גם הם לעולם לא יקבעו מחיר של 30 דולר לחבית. מעשית, ניתן למחוק את המחיר 30 מטבלת התשלומים, ולהסתפק בטבלה מצומצמת:

הבעיה היא שעכשיו, הפלא ופלא, ניתן להפעיל את אותו השיקול על הטבלה המצומצמת, ואם מניחים שאלבה לעולם לא תקבע מחיר של 30 דולר לחבית, תמיד עדיף למכור ב-10 דולר לחבית ולא 20 דולר לחבית. אותם השיקולים אמורים להנחות גם את אלבה, ובסיכומו של דבר, נקודת שיווי המשקל (של נאש) במשחק הזה היא שכל מדינה מוכרת את הנפט שלה ב-10 דולר לחבית ונהנית מהכנסה חדשית של 5 מליון דולר, תוצאה נחותה מהתוצאה שהייתה מתקבלת לו היו קובעות שתי המדינות מחיר של 20 דולר לחבית או אפילו 30 דולר לחבית.

הדינמיקה שהתפתחה הייתה דומה לדינמיקה שהתפתחה אז. (המעוניינים יכולים לראות כאן את מהלכי שלושת המשחקים. אני שיחקתי בקבוצת בתיה במשחק 2).  שתי קבוצות התחילו מייד לשחק את נקודת שיווי המשקל 10-10. בדיון שנערך לאחר סיום המשחק הסבירו זאת ברצון להביא את הסיכון שלהם למינימום. שתי קבוצות אחרות פתחו ב-20-20, ובדיון שלאחר המשחק הסבירו זאת ברצון לשמר את המצב שהיה קיים (כזכור היה נתון כי בתחילת המשחק מחיר הנפט של שתי המדינות היה 20 דולר לחבית). המשחק השלישי החל גם הוא ב-20-20. הקבוצה ששיחקה מול הקבוצה שלי גם היא רצתה לשמר את המצב הנתון. אני, לעומת זאת, שכנעתי את חברות הקבוצה שלי כי כדאי להתחיל ב-20 כאיתות לרצון טוב, והמחיר של 20 ממזער נזקים אפשריים שיגרמו עקב מחיר תחרותי של המדינה השניה, אך עדיין נותן מרחב לתמרון. למעשה, האסטרטגיה "מידה כנגד מידה" עמדה מול עיניי.

אולם בהמשך העניינים התחממו. שתי הקבוצות שפתחו ב-10-10 עברו עוד סיבוב של 10-10, ואז אחת הקבוצות העלתה את המחיר שלה ל-20, כדי לאותת "בואו נתקדם". שתי הקבוצות האחרות שהתחילו ב-20-20 הדרדרו לשני סיבובים רצופים של 10-10. במשחק "שלי" שיחקנו 20 גם בסיבוב השני אך קיבלנו 10 מהקבוצה השניה. לכן החלטנו להעניש אותם ב-10 בסיבוב השלישי, ולהפתעתנו הקבוצה שמולנו שיחקה 30 בסיבוב השלישי, ומאוחר יותר הסבירו זאת בכך שרצו לאותת כי הם רוצים להמנע מנקודת הקפאון של 10-10.

בשלב הזה התאפשר משא ומתן בין הקבוצות המתחרות. כמו כן נמסר כי עקב המצב בקפיטה, ההכנסות בסיבוב הרביעי יהיו כפולו מהרגיל.

מה קרה לאחר המשא ומתן? שתי קבוצות של משחק מספר 3 סיכמו על 30-30 ועמדו בסיכום בשלושת הסיבובים הבאים.

שתי הקבוצות של משחק מספר 1 סיכמו גם הן על 30-30, אך אלבה לא עמדה בסיכום, וכבר בסיבוב הראשון אחרי המו"מ "הכניסו" לבתיה 10, וגרפו 30 מליון בעוד שהכנסות בתיה צנחו ל-4 מליון. בסיבוב הבא הם שיחקו 10-10, ובסיבוב שלאחריו אני אלבה כנראה חשו רגשות אשמה על הבגידה שני סיבובים קודם לכן, ובהניחם כי בתיה תשחק שוב 10 קבעו את מחיר הנפט שלהם ל-20, כסוג של פיצוי לבתיה על הפסדיהם בסיבוב הרביעי. האם זה השתלם? אם תעשו חשבון תגלו כי אלבה הרוויחו מכל התרגיל 3 מליון דולר. האם זה היה שווה את המשקעים שנוצרו בעקבות הפרת האמון?

אצלנו, לעומת זאת הדברים התפתחו אחרת. אני נשלחתי כנציג הקבוצה שלי. לפני שיצאתי למו"מ סיכמנו ביננו כי נציע לקבוצה הבאה שנשחק 2 סיבובים 20-20 ואחר כך נעלה ל-30-30. לא היינו מעוניינים להציע לשחק מייד 30-30, משתי סיבות: ראשית, היו לנו חששות לאור ה-10 ששוחק מולנו בסיבוב השני. שנית, הפיתוי לסטות מ-30-30 גדול מדי. לכן כשבעת המו"מ הקבוצה שמולנו הציעה שנתאם את מחיר הנפט ונקבע אותו על 30 דולר סירבתי, והעליתי את ההצעה שלנו. הנציגה שמולי אמרה לי כי אין לה סמכות לקבל החלטה על כך. לכן הבהרתי כי בסיבוב הבא נשחק 20, ונמשיך לעשות כן כל עוד הם ישחקו 20 גם הם. 2 הסיבובים הבאים לאחר המו"מ התנהלו כצפוי – פעמיים 20-20. אבל בסיבוב שלאחר מכן חלה התפתחות מעניינת. שתי שותפותיי לקבוצה דרשו להוריד את מחיר הנפט ל-10, ולאחר דין ודברים נאלצתי לקבל את הכרעתן. הקבוצה שמולנו העלתה את המחיר ל-30, כי הבינו שאנו בכל זאת נעלה את המחיר ל-30 אחרי שני סיבובים ב-20. התוצאה: משבר אמון. אחרי המשחק התברר לי כי בקבוצה שמולי שיחק אדם שאני עובד איתו באופן סדיר, וגם מי שהייתה המנהלת שלי במשך יותר מ-4 שנים (עד שקודמה לתפקיד בכיר יותר). מייד שנפגשנו בסיום המשחק (במהלך המשחק ישבנו בחדרים נפרדים) הם שאלו אותי "איך עשיתי להם כזה דבר". לא נעים.

בתום הסיבוב השישי הודיעו לנו כי תנאי המשחק משתנים שוב: בשני הסיבובים האחרונים, השביעי והשמיני, הכנסותיה של הקבוצה שתציע מחיר נמוך יותר יוכפלו פי ארבע (אם שתי הקבוצות קובעות את אותו המחיר, ההכנסות נשארות ללא שינוי), וזאת בגלל המצב במדינת קפיטה. כמו כן, התאפשר לנו לקיים עוד מפגש עם נציג הקבוצה שמולנו. הפעם סירבתי לצאת למו"מ, בעקבות התקרית שחוללנו בסיבוב השישי.

מהן האפשרויות שעמדו בפנינו? אפשרות אחת היא לשחק 30-10 ואחר כך 10-30. כך הקבוצה שתשחק 10 בסיבוב השביעי תרוויח 60 מליון והקבוצה שתשחק 30 תרוויח 2 מליון, ובסיבוב שלאחר מכן מתחלפים. באפשרות הזו כל קבוצה תרויח סך של 62 מליון בשני הסיבובים האחרונים. אם משחקים 30-20 ואח"כ 20-30, כל קבוצה תרויח 74 מליון, ואם משחקים 10-20 ואח"כ 20-10, כל קבוצה תרויח 63 מליון. כיוון שהאפשרות של 30-10 כמעט זהה לאפשרות של 20-10 היא ירדה מהפרק, והאופציה שנדונה ברצינות היא האופציה של 20-10, שוב, בגלל שהפיתוי לבגוד כאשר מנסים לשחק 30-10 גדול מדי.

השאלה העיקרית היא – מי יהיה ראשון? כלומר, איזה צד יזכה להציע את המחיר הנמוך בסיבוב השביעי, ואז הצד שכנגד ייאלץ לסמוך עליו כי יקיים את חלקו בהסכם בסיבוב השמיני? כולם רצו להיות ראשונים, גם הנציגה שלנו שיצאה למו"מ מול נציג הקבוצה שמולנו. אולם היא לא זכתה לנהל מו"מ של ממש. הנציג של הקבוצה השניה הודיעה לה כי הוא ישחק 10 בסיבוב השביעי בכל מקרה. לנו רק נותר לבחור אם נשחק בסיבוב השביעי 10 או 20. אם נשחק 20, הובהר לנו, אזי הקבוצה שמולנו תשחק 20 בסיבוב השמיני ותאפשר לנו לרבע את הכנסתנו ממשחק 10 בסיבוב השמיני. אם נבחר ב-10 בסיבוב השביעי, אז הם ישחקו 10 גם בסיבוב השמיני. אכן, מידה כנגד מידה.וכך היה: שיחקנו 20 בסיבוב השביעי, 10 בשמיני, וגרפנו 63 מליון. אותו מהלך קרה פחות או יותר (אם כי איני יודע את פרטי המו"מ) במשחק נוסף.

במשחק השלישי חלה התפתחות מעניינת. סוכם שם לשחק 20-30 ואח"כ 30-20, אולם הקבוצה שהייתה אמורה לשחק 30 בסיבוב השביעי טעתה ושיחקה 20 בטעות. התוצאה: 20-20, אף קבוצה לא קיבלה את הבונוס. בסיבוב השמיני, הקבוצה שנבגדה כמובן הורידה את המחיר ל-10, והקבוצה שטעתה העלתה את המחיר ל-30, כדי לפצות את הקבוצה שמולם על הטעות שעשו.כאן המשחק היה אמור להסתיים, וכאן באה עוד הפתעה: סיבוב נוסף. המסר: תמיד יש טווח ארוך. דובי הסביר זאת היטב בתגובה שלו לרשימה שלי על החוויות  מדילמת האסירים שפרסמתי לפני כשנה:

האיטרציה של המשחק לא באמת נגמרה אחרי הפעם העשירית. המשחק הזה היה מוטמע בתוך משחק אחר, הרבה יותר משמעותי בתועלות ובהפסדים הפוטנציאליים שלו. כאמור, אם המשחק היה על סכום כסף משמעותי, ובמיוחד אם המשחק היה עם זרים גמורים, סביר להניח שהתוצאות היו שונות בעליל. ההטמעה של המשחק במשחק החברתי הגדול יותר של מקום העבודה יצרה את התנאים הדרושים לקיומו של אמון – שבלעדיו אין משמעות לעצם יצירת התקשורת ביניכם.

עוד שלוש הערות לסיום:

בדפים שקיבלנו היה מקום לרשום את מהלי המשחק והרווחים של כל אחת מהקבוצות בכל סיבוב. מעניין שכולם, פרט למשתתפת אחת, מילאו באדיקות את כל הנתונים וחישבו את רווחי הקבוצה המתחרה, למרות שנאמר לנו בפירוש כי אנו אמורים להיות אדישים לרווחי הקבוצה שמתחרה מולנו. מתברר יכ יצר התחרות חזק מההוראות.

שנית, מתברר שהתחרות בין אלבה ובתיה הועילה להן, אך לא לקפיטה. כזכור, במצב שהיה קיים לפני תחילת המשחק, מחיר הנפט היה 20 דולר לחבית. לו נשמר המחיר בכל 8 סיבובי המשחק, אלבה ובתיה היו מכניסות 72 מליון דולר כל אחת (וקפיטה הייתה משלמת 144 מליון דולר). בפועל, הקבוצה שלי, בתיה, הרוויחה 128 מליון דולר וקבוצת אלבה שהתמודדה מולנו שלשלה לקופתה 114 מליון. קפיטה שילמה בסך הכל 98 מליון דולר יותר מאשר הייתה משלמת לו לא הייתה תחרות בין שתי ספקיות הנפט שלה. בעקבות הדיון בתגובות עם דובי, אני כבר לא בטוח בדברים האלה, ולכן הן נמחקו. ברור שחלק מההכנסות גדלו עקב סיבובי הבונוס (שעל פי סיפור המסגרת נבעו מבעיות בקפיטה – מזג אויר קשה ותקלה בכור הגרעיני שהביאו להגדלת הביקוד ליבוא נפט). אבל גם אם מוציאים אותם מהחישוב, לא ברור מה קורה. בכל מקרה, אני לוקח את דבריי בחזרה, ומודה לדובי על קריאתו הביקורתית והערותיו המועילות.

ולסיום – דבר שכבר עמדתי עליו במהלך הרשימה אבל נראה לי שחשוב להדגיש אותו: גם כאשר אין ערוץ תקשורת בין המשתתפים במשחק, ניתן בהחלט להעביר מסרים בין הקבוצות, על ידי המהלכים שמשחקים. מי שמשחק ברידג' מכיר את הרעיון הזה היטב. המעשים שלנו מהווים מסר בפני עצמם, ולא רק הדברים שאנו אומרים. התובנה הזו מסבירה גם את התפקיד שיש במשחק למחיר של 30 דולר לחבית (ואני מודה כי הבנתי זאת רק בסיום המשחק, לא בתחילתו). באמצעות קביעת מחיר של 30 ניתן לאותת לקבוצה השניה על רצון טוב, וגם לפצות אותה על מעשים שאנו מצטערם עליהם, בין אם עשינו זאת בכוונה ובין אם לאו. כשאר מחקתי את העמודה והשורה של ה-30 מטבלת המשחק, עשיתי מעשה נכון מבחינה מתמטית, אבל לא בהכרח מעשה נכון מבחינת התנהלות.

ביום חמישי האחרון הייתי בהרצאתו של מריו ליביו שנושאה היה כשם ספרו החדש: "האם אלוהים מתמטיקאי". לשמחתי הגעתי מוקדם מספיק כדי להכנס לאולם. אלה שהגיעו מאוחר מדי מצאו אולם מלא ונאלצו לצפות בהרצאה בשידור האינטרנט באולם סמוך. המעוניינים יכולים לצפות בהקלטת ההרצאה באתר יוטיוב.

ההרצאה הייתה בהחלט מעניינת, וליביו הוא בהחלט מרצה טוב. הוא הביא במשך כשעה את ה-highlights של ספרו האחרון. אני עדיין קורא את הספר, אולם לא נתקלתי בהרצאה כספוילרים של ממש. למי שעדיין לא שמע, הספר עוסק בעצם בשאלה הפילוסופית האם המתמטיקה היא תגלית או המצאה. ליביו סוקר בספרו (וסקר בהרצאתו) את הגישות הפילוסופיות שעסקו ועוסקות בשאלות האלה, תןך כדי שהוא שם על ציר הזמן את האירועים המדעיים ש השפיעו על הדיון הזה, ובינהם תצפיותיהם האסטרונומיות של קפלר וגליליאו, פיתוח החשבון הדיפרנציאלי והאינטגלי על ידי ניוטון ולייבניץ, הופעתן של הגיאומטריות הלא אויקלידיות, ומשפטי אי השלמות של גדל.

במקביל, הוא הראה כיצד המתמטיקה והמדע צועדים יד ביד, כאשר פיתוחים מתמטיים חדשים נמצאים מתאימים למוגלים מדעיים חדשים. כדוגמא מרכזית בהרצאתו הביא את תורת הקשרים, שאמנם המוטיבציה הראשונית לפיתוחה הייתה תיאוריית מבנה האטום של הלורד קלווין (אשר שרדה רק כעשרים שנה לפני שהופרכה), אך המחקר המתמטי של תורה זו נמשך, ובסופו של דבר נמצאה שימושית עבור תיאוריות מדעיות חדשות, ובהן תורת המיתרים וחקר מבנה ה-DNA.

הכל טוב ויפה ומרשים, עד שליביו הציג את השאלה הבאה: האין זה מפתיע/מדהים שתורה מתמטית שפותחה ללא כל יישום שהוא, כמו תורת הקשרים, נמצאת לפתע כמתאימה ביותר לתיאור תיאוריה פיזיקלית שכלל לא הייתה מוכרת עד לפני זמן לא רב, כמו תורת המיתרים? השאלה הייתה אמורה להיות שאלה רטורית, אבל לדעתי לפחות, התשובה לשאלה הזו ברורה לחלוטין. לא, זה לא מפתיע בכלל. זה אפילו היה צפוי. יש הרבה תיאוריות מדעיות, יש הרבה תורות מתמטיות, והסיכוי שעם הופעת תיאוריה מדעית חדשה יתברר כי כבר קיימת תורה מתמטית שיכולה להתאים לה, הוא לכן, לדעתי, לא מבוטל כלל וכלל. כבר הסברתי, ברשימה על הלוטו הבולגרי, כי אירוע שנראה בהסתכלות נקודתית כצירוף מקרים מדהים אינו כל כך נדיר, אם בוחנים את כל פוטנציאל צירופי המקרים.

בסיום ההרצאה, כאשר ניתנה לקהל האפשרות לשאול שאלות, הרמתי את ידי ושאלתי אל פרופ' ליביו בדיוק את השאלה הזו. התשובה הייתה מאכזבת (התשובה של ליביו לשאלתי נמצאת 1:04:50 שעות מתחילת הקלטת ההרצאה ביוטיוב). ליביו ענה לי כי אמנם "יש משהו" בדברי, אך מייד המשיך ושאל שאלה נוספת, שנראתה רטורית בעיניו שלפחות. איך אתה מסביר את העובדה שניוטון פיתח תיאוריה מדעית ומתמטית כה מדוייקת על הכבידה, וזאת בהסתמכות על תצפיותיו הלא מדוייקות של קפלר, שאל ליביו. והוסיף ושאל ליביו, האם אין זה מדהים כי התיאוריה של ניוטון, שנבנתה על בסיס התצפיות הלא מדוייקות של קפלר, נתנה תחזיות הרבה יותר מדוייקות? שאל ולא ענה, ואני נמנעתי מלהכנס לדיון איתו בנושא (אני מניח שהוא גם לא היה נותן לי).

אז הנה כאן תשובותיי לליביו. קודם כל, אני חושב שבדבריי יש יותר מ-"משהו". אנחנו חיים בעולם מסויים, ומושפעים ממנו. לכן, אין זה מפתיע כלל וכלל כי גם התיאוריות המדעיות שאנו מפתחים וגם התורות המתמטיות שאנו מפתחים מושפעות מהעולם הזה ומתארות אותו בעת ובעונה אחת. קשרים, למשל, קיימים במציאות. אז מדוע שמתממטיקאים לא יחקרו את תכונותיהם המתמטיות? ולמה בדיוק אנחנו צריכים להיות מופתעים שקשרים קיימים במציאות לא רק בשרוכי נעליים ובספינות מפרשים אלא גם במקומות נוספים, לא בהכרח מעשי ידי אדם? תורת הקשרים, חקר ה-DNA ותורת המיתרים היו על מסלול התנגשות. זה שאנחנו, בני האדם, לא ראינו את זה קורה, לא אומר שהיה כאן אירוע מדהים. ליביו עצמו הביא את דוגמת המדוזה: האם מדוזה תבונית שחיה בקרקעית האוקיינוס, וכל תחושותיה הן שינויי לחץ וטמפרטורה, תפתח מספרים טבעיים? מדוזה כזו תפתח מן הסתם מתמטיקה רציפה, ובמקביל תיאוריות מדעיות על העולם הרציף שהיא חווה. האם נופתע אם נגלה שהמתמטיקה הרציפה שהמדוזה הזו תפתח תהווה שפה מתאימה למדע שאותה מדוזה מפתחת?

השאלה שליביו הציב בפני כתשובה לשאלתי גם היא אינה רטורית בעיני. קודם כל, היא לא ממש עונה על השאלה ששאלתי. מעבר לכך, אני לא מופתע מהיכולת של ניוטון לעבד מידע לא מדוייק ולהפיק ממנו תיאוריה שתפיק אינפורמציה מדוייקת יותר. עשו זאת לפניו, עשו זאת אחריו, ויעשו זאת שוב ושוב בעתיד. דוגמא קלאסית, שליביו לא התייחס אליה בספרו: גאוס השתמש במידע חלקי ביותר על מסלולו של האסטרואיד צרס כדי לחשב במדוייק את מסלולו. אני מעריך מאוד (איך לא) את היכולות של ניוטון וגאוס. מופתע? לא בטוח. זו מהות המדע: הרחבת הידע. אפילו העובדה שמדובר בשני ענקים אינה מטה את הכף לצידו של ליביו. הפיתוחים המתמטיים פורצי הדרך שלהם פותחו כמעט במקביל על ידי מתמטיקאים נוספים (ע"ע לייבניץ, לזנדר, לשתי הדוגמאות האלה). לו לא היו לנו ניוטון וגאוס, עדיין היו לנו החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי ושיטת הריבועים הפחותים. אני בטוח שרוב הקוראים יוכלו להביא שפע של דוגמאות נוספות.

ואסיים בדעתי האישית (ללא נימוק, איני רואה טעם לחזור על הנימוקים בעד גישה זו שמתוארים היטב בספרו של ליביו, לצד נימוקי הנגד). אני חושב מהמתמטיקה היא פרי המצאתו של האדם. אמנם נחמד לחשוב על המתמטיקה כספר שכתב אלוהים, ואנו מגלים מתוכו דף אחר דף, כפי שתיאר זאת פול ארדש. אבל אני מתחבר יותר לאמירתו של דויד הילברט על תורת הקבוצות: "איש לא יגרש אותנו מגן העדן שקנטור ברא עבורנו".

באחת התגובות לרשימה הקודמת תהה גיל מדוע לא קניתי מייד את הספר "טראפיק", אלא רק סימנתי אותו לקניה בעתיד. התשובה שלי הייתה כי כבר קניתי 3 ספרים באותה נסיעה, וממילא לא אספיק לקרוא את כולם עד הנסיעה הבאה (אני בספק אם אסיים אפילו את הקריאה של אחד מהם, עדיין לא הספקתי לסיים לקרוא את אחד הספרים שקניתי באפריל).

אולם, מכיוון ששלושת הספרים האלה קשורים לנושאים שהבלוג הזה עוסק בהם, נראה לי שששת הקוראים שלי יתעניינו בהם, ולכן אסקור אותם כאן בקצרה.

הספר הראשון עוסק בבעיית מונטי-הול. למעשה, נודע לי כי הספר עומד לצאת מקריאה בבלוג של גיל. בעיית מונטי-הול עולה שוב ושוב ומציקה לאנשים המסתמכים אך ורק על האינטואיציה שלהם, ולא רק להם (אפילו פול ארדש סירב להאמין לפתרון האמיתי, גם לאחר שההוכחה הוצגה בפניו). הבעיה היא פשוטה: לפניך 3 דלתות, מאחורי אחת מהן מסתתר פרס נחשק (בימבה, למשל) ומאחורי שתי הדלתות האחרות אין כלום.  אתה צריך לנחש מאחורי איזה דלת מסתתר הפרס, ואם תצליח, הוא שלך. אולם, אחרי שניחשת, לא פותחים מייד את הדלת שבחרת, אלא פותחים בפניף דלת אחרת, ואתה רואה שמאחוריה לא מסתתר הפרס. האם כדאי לך לשנות את ניחושך הראשוני?

כתבתי על הבעיה הזו בעבר תחת הכותרת "המכונית והעיזים", גיל כתב על ההיבטים הפסיכולוגיים של הבעיה, וגם גדי אלכסנדרוביץ כתב על הבעיה ועל בעיות דומות בבלוג שלו. אתם מוזמנים לקרוא. ומסתבר שאפשר לכתוב ספר שלם הנושא (למעשה נכתבו על הבעיה הזו יותר מספר אחד). הספר שאני קניתי נכתב על ידי פרופ' ג'ייסון רוזנהאוז מאוניברסיטת ג'יימס מדיסון בוירג'יניה, ונושא את הכותרת המחייבת "The Monty Hall Problem: The Remarkable Story of Math's Most Contentious Brain Teaser" (לינק לאמזון). אני חייב לציין שעדיין לא עיינתי בספר מעבר להעפת מבט בתוכן העניינים ורפרוף קל, מה שאפשר לעשות באתר אמזון גם בלי לקנות את הספר. כמובן שהעיון המקוון וההמלצה של גיל גרמו לי לקנות לבסוף את הספר. תוכן העניינים מבטיח מבט על הבעיה מנקודות מבט בייסיאניות, קוגניטיביות ופילוסופיות. אני מניח שלא אתאכזב.

הספר השני נושא את הכותרת "תורת החבורות בחדר האמבטיה המיטות". השם מבטיח. כאשר הייתי סטודנט צעיר למתמטיקה, תורת החבורות היה התחום האהוב עלי ביותר מכל הנושאים הנלמדים (טוב, חוץ מהסתברות וסטטיסטיקה), אז ברור מדוע השם הזה מדבר אלי. הספר הוא למעשה אוסף מאמרים שפרסם בריאן הייס, בעיקר בסיינטיפיק אמריקן. בינתיים קראתי את שני המאמרים הראשונים. האחד עוסק בשעון האסטרונומי של שטרסבורג, שעקף בקלילות את מכשלת Y2K למרות שנבנה ב-1843, וגם יעקוף ללא בעיה את מכשלת Y10K אם ישרוד עד אז. המאמר השני עוסק בייצור מספרים מקריים, או יותר נכון, פסאודו מקריים (גדי כתב סקירה יפה על הנושא). עד כה, הספר לא מאכזב.

הספר השלישי עוסק בקוביות דיגיטליות: כיצד ניתן לפתור באמצעות מחשב (על ידי סימולציה בשיטת מונטה קרלו) בעיות בהסתברות. לאחר הקדמה לא קצרה בה מוסבר בהרחבה (ועם דוגמאות) העקרון של שיטת מונטה קרלו (שעושה כמובן שימוש במספרים פסוודו אקראיים), מביא המחבר, פרופ' פול נהין, רשימה של 21 בעיות אותן הוא מציע לפתור בשיטת מונטה קרלו (בינהן מופיעה בעיית נייר הטואלט של דונלד קנוט). לאחר מכן מופיעים הפתרונות, עם תכניות בשפת מטלב. נהין לא מסתפק, למרבה השמחה, בפתרונות טכניים בלבד, אלא גם מספק רקע תיאורטי רב על הבעיות, ההיסטוריה שלהן, וגם תובנות שניתן להפיק מהעיון בהן. אחרי שקראתי את ההקדמה אני מתכנן לנסות לפתור את הבעיות בעצמי לפני שאציץ בדפי הפתרונת. זה בהחלט פרוייקט ארוך טווח.

מה שאני אוהב במיוחד בנסיעות לארה"ב זה את חנויות הספרים. אני אוהב להכנס ל-Border's או ל-Barnes and Nobles, לשבת בנחת ולעיין בספרים שאספתי מהמדפים. הנסיעה האחרונה לא היו לי הרבה הזדמנויות לכך. המלון שבו שהיתי במיאמי היה בדאון-טאון, ולמעשה מרוחק מכל מקום, כאשר חנות הספרים הקרובה ביותר הייתה במרחק 15 מייל. למרבה המזל, בשדה התעופה של ניוארק יש חנות גדולה למדי (יחסית לשדות תעופה) של Border's, וביליתי בה כשעה לפני ההמראה חזרה לארץ ביום חמישי האחרון. אספתי מהמדפים שלושה ספרים, אך בסופו של דבר הקדשתי את רוב הזמן לעיון בספר אחד, שמצא בסופו של דבר את דרכו אל ה-Wish List  שלי באמזון.

הספר הזה נשא את הכותרת Traffic, עם כותרת המשנה (בתרגום חופשי שלי): "מדוע אנו נוהגים כך ומה זה אומר עלינו". הספר מנסה לענות על שאלות מעניינות רבות, ואני מנחש שכבר שאלתם את עצמכם חלק מהשאלות האלה (למשל: מדוע התנועה בנתיב הסמוך מהירה יותר, או מדוע כשסוללים עוד כבישים פקקי התנועה גדלים), וגם שאלות שלא חשבתם כי הן רלוונטיות עבורכם (האם אתם באמת נהגים טובים כמו שאתם חושבים?).

עורך הספר, טום ונדרבילט, מעיד כי הרעיון לכתיבתו עלה במוחו כאשר נתקע בפקק בניו-גרזי, עקף טור שלם של מכוניות, והשתחל לתוך הנתיב ברגע האחרון לחרדתה של אשתו שישבה לידו. נשמע מוכר?

אני ממליץ לכם לעיין בדף של הספר באמזון, וגם באתר הרשמי של הספר ובבלוג של טום ונדרבילט. לעצמי גם המלצתי לקרוא את הספר בהזדמנות הקרובה.

סטטיסטיקה זה סקסי. אני ידעתי את זה מאז ומתמיד, אבל עכשיו כולם (כנראה) מתחילים לראות את האור.
האל וריאן הוא פרופסור למדעי המידע, עסקים וכלכלה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. הוא גם הכלכלן הראשי של חברה שאולי שמעתם עליה, שנקראת בשם המוזר גוגל. בראיון שנתן וריאן בתחילת השנה לכתב העת של חברת הייעוץ מקינזי, אמר וריאן:

.I keep saying the sexy job in the next ten years will be statisticians

והסביר את דבריו (תרגום חופשי שלי):

"היכולות לקחת נתונים, להבין אותם, לעבד אותם, להעניק להם ערך, להציג אותם, לתקשר אותם – יהיו כישורים בעלי חשיבות עצומה בעשורים הקרובים, לא רק ברמה המקצועית, אלא גם ברמה החינוכית מבית הספר היסודי ועד לאוניברסיטה. הנתונים זמינים לכולנו באופן חפשי. היתרון נמצא ביכולת להבין את הנתונים ואת ערכם.

דבריו של וריאן הגיעו במהירות אל הניו-יורק טיימס, שם הופיעה אתמול כתבה תחת הכותרת: "For Today’s Graduate, Just One Word: Statistics", ובה מתוארים השימושים המתקדמים של הסטטיסטיקה בתחומים שונים, החל ממדעי המחשב וכלה בארכיאולוגיה. אתם מוזמנים לקרוא.

ובכל זאת, אני לא התרגשתי מהדברים. וריאן רק חזר, במלים אחרות, על דבריו של סופר המדע הבדיוני ה. ג'. וולס:

"Statistical thinking will one day be as necessary for efficient citizenship as the ability to read and write." – H. G. Wells

ששימשו אותי כמוטו להרצאה שנתתי לפני כשנתיים וחצי ביום העיון של האיגוד הישראלי לסטטיסטיקה שעסק בנושא "הסטטיסטיקה בתעשייה לאן?".

תודה לכל מי ששלח לי את הלינקים לשתי הכתבות.

הכותרת היא בדיחה משפחתית, אבל הבעיה שתוצג כאן היא אמיתית.
נניח שאני רוצה להציג תוצאות של ניסוי קליני בו היו 3 קבוצות: התרופה הנסיונית, תרופה פעילה ופלסבו. כמובן שאני רוצה להדגיש את היתרונות של התרופה הנסיונית לעומת התרופה הפעילה והפלסבו. איזה צבע כדאי לבחור לכל קבוצה?
נראה כי הבחירה הטובה היא ירוק לטיפול הנסיוני, אדום לתרופה הפעילה (שמן הסתם מתחרה בתרופה הנסיונית "שלנו") וכחול או שחור לפלסבו.
הבחירה הזו עולה מתוך מחקר של חברת HP אשר בדק את ההשפעה של שימוש בצבעים שונים על ההיענות של הנבדקים להיגדים שונים יכול לשפוך אור חדש על הבעיה הזו.
טל גלילי הציג את טקסט המחקר בבלוג "המדריך לטרמפיסט בסטטיסטיקה". אני ממליץ לקרוא.

אין לי אחות, אבל מי שיש לו (או לה) אחת, מוזמן לשאול את עצמו תמורת כמה כסף הוא מוכן להרוס את היחסים בינהם.
כלכלנים סבורים שכל דבר ניתן לכימות כספי, והכל שאלה של מחיר. אני ממש לא מסכים עם הדיעה הזו, אבל בדה-מרקר של אתמול מצאתי דוגמא נאה שמאפשרת למדוד, כספית, את שווי היחסים שבין אחות לרעותה.
בכתבה שכותרתה "איך לכתוב צוואה ולהימנע מעימותים?", סיפר עו"ד בועז קראוס, מומחה לדיני ירושות וצוואות, על מקרה בו אדם הורה בצוואתו לחלק את רכושו, שכללו כ-20 דונם קרקע באיזור רמת השרון, באופן שווה בין נכדיו. לאיש היו ארבע נכדים, שניים מכל בת, כך שמבחינתו הצוואה הייתה הוגנת ושוויונית. אולם, אחת הבנות גילתה את הכתוב בצוואה כשאביה עדיין היה בחיים, ומיהרה להביא לעולם שני ילדים נוספים. מי שמעוניין לדעת איך הסתיים המקרה הנ"ל (מבחינה משפטית) מוזמן לקרוא את הכתבה. מה היה טיב היחסים בין האחיות לפני הפרשה ואחריה, לא נדע, וכל אחד חופשי לערוך את הספקולציות שלו. את השווי הכספי של מערכת היחסים, אפשר להעריך בצורה לא רעה.
מלכתחילה, כל אחות הייתה אמורה לקבל מאביה 10 דונם, אולם בזכות שני הילדים הנוספים שהביאה אותה אחות לעולם, עלה חלקה בעזבון ממחצית לשני שלישים, כלומר ל-13.3 דונם בערך. הכפילו את הרווח, 3.3 דונם ברמת השרון, במחירו של דונם, ותקבלו את התשובה.

השאלה הזו נשאלה כאן בשבוע שעבר: במשפחה יש שני ילדים. אחד הילדים הוא בעצם ילדה ששמה יוספה. מה ההסתברות כי זו משפחה ובה שתי בנות?

לפני שנגיע לפתרון של החידה הזו, בואו נענה על כמה שאלות פשוטות יותר.

השאלה הראשונה שנענה עליה היא זו: במשפחה יש שני ילדים. מה ההסתברות כי זו משפחה ובה שתי בנות?

הפתרון הנאיבי יאמר כי יש ארבע משפחות אפשריות בנות שני ילדים:

• הילד הראשון הוא בן, והשני בן (בקיצור: בן-בן)
• הילד הראשון הוא בן, והשני בת (בקיצור: בן-בת)
• הילד הראשון הוא בת, והשני בן (בקיצור: בת – בן)
• הילד הראשון הוא בת, והשני בת (בקיצור: בת – בת)

לכן, יש ארבע משפחות אפשריות, ורק אחת מהן (בת-בת) היא משפחה שבה שתי בנות, ולכן ההסתברות היא אחת לארבע, כלומר רבע.

מה נאיבי בפתרון הזה? הפתרון הזה מניח כי לכל הרכבי המשפחות הסתברויות שוות. אולי משפחות של שני בנים נפוצות יותר באוכלוסיה ממשפחות של בת-בן, למשל? כדי לדעת, צריך לערוך רשימה של כל המשפחות האלה, ולספור כמה משפחות יש מכל סוג. זה כמובן לא ממש מעשי.

העובדה שהפתרון הראשוני הוא נאיבי לא אומרת שהוא לא נכון. הוא נכון בתנאים מסויימים. הפתרון הנאיבי הזה מבוסס על מודל, כלומר הוא בונה תיאור של המציאות, שייתכן שאינו מדוייק לגמרי, אבל הוא מספיק טוב כדי לתת תשובה אמינה לשאלה שלנו. על כך כבר אמר ג'ורג' בוקס (מספר 14 ברשימת 15 הסטטיסטיקאים הגדולים שלי): "Essentially, all models are wrong, but some are useful". כל המודלים שגויים, אך חלקם שימושיים.

כדי להשתמש במודל צריך להצדיק אותו. אי אפשר לבוא ולומר "יש ארבע תוצאות אפשריות, ולכן לכל תוצאה יש הסתברות רבע". לא כל המאורעות קורים בהסתברויות שוות. מה ההסתברות כי בחודש אוגוסט הקרוב ירד שלג בתל-אביב? יש שני מאורעות אפשריים: או שירד שלג, או שלא. אבל אף אחד לא יטען כי הסיכויים הם 50:50.

את המודל שלנו למשפחות בנות שני ילדים אפשר להצדיק. אפשר לטעון, ובצדק, כי בכל לידה יש סיכוי של 50% כי הנולד יהיה בן, וסיכוי של 50% כי תיוולד בת. זה בערך נכון. שיעור לידות הבנים גבוה מעט משיעור לידות הבנות, הטבע מאזן את זה על ידי שיעור מעט יותר גבוה של תמותת תינוקות זכרים. זה לא בדיוק נכון, אבל כאמור מדובר כאן במודל, כלומר בתיאור מקורב של המציאות. השלב הבא בטיעון להצדקת המודל יאמר כי מאחר והסיכוי כי הילד הראשון במשפחה  הוא חצי, והסיכוי כי הילד השני במשפחה הוא גם כן חצי, אז הסיכוי כי שני הילדים הם בנים הוא 0.5×0.5=0.25. באופן דומה ניתן לחשב כי ההסתברות של כל אחד מההרכבים האחרים של משפחות עם שני ילדים היא גם כן 0.25. למה מכפילים את ההסתברויות? כאן מסתתרת ההנחה השניה של המודל, לפיה אין תלות בין מינו של הילד הראשון במשפחה ומינו של הילד השני במשפחה. על פי הנחה זו, המקרה של אבו-אל-בנאת, אותו אב קולנועי לתשע בנות הוא רק ביש מזל, אירוע נדיר (1 ל-512) שהתגשם, ואינו משקף חוסר גבריות כלשהי אצל שבתאי אלפנדרי (ששייקה אופיר גילם את דמותו בכשרון רב). האם זו הנחה סבירה? הנתונים הסטטיסטיים מאשרים שכנראה שכן (אין לי מקור להפנות אתכם, אני מתבסס על זכרון קלוש שאומר לי שראיתי פעם נתונים כאלה).

אה, ויש עוד עניין קטן: המודל שלנו מתעלם מלידות תאומים. ההנחה של אי התלות בין המינים של שני הילדים אינה נכונה במקרה של תאומים זהים. אם אחד משני תאומים זהים הוא בן, אז השני גם חייב להיות בן. זו יכולה להיות בעיה מסויימת, והיא תתבטא בכך שהתשובות לשאלות שאנו שואלים לא יהיו מדוייקות. כמו שג'ורג' בוקס אמר – כל המודלים שגויים. בכל מקרה, אני מטאטא את עניין התאומים אל מתחת לשטיח, ונשאר במודל שמתאר בצורה טובה את המשפחות שבהן יש שני ילדים שאינם תאומים.

בסיכומו של הדיון עד כה הגענו למסקנה כי במשפחה בת שני ילדים, הסיכוי כי שני הילדים הם בעצם שתי בנות הוא רבע.

עכשיו נעבור לחידה שפרסם דוברמן: ידוע כי במשפחה שבה שני ילדים, אחד הילדים הוא בעצם בת. מה ההסתברות כי שני הילדים הם בעצם בנות?

התשובה שרוב האנשים שולפים מהמותן היא 50%. הטיעון הוא כזה: ידוע לנו שיש בת אחת. לגבי הילד השני – או שהוא בן או שהוא בת. אנו יודעים (או מניחים, על פי המודל שתואר קודם) כי בכל לידה הסיכוי ללידת בת הוא 50%, וגם כי אין תלות בין המינים של שני הילדים. לכן עצם העובדה שידוע לנו המין של אחד הילדים לא משנה את ההסתברות כי הילד השני הוא בת.

התשובה הזו היא תשובה נכונה, אבל לא לשאלה שנשאלה אלא לשאלה אחרת. הבעיה הטיעון שהוצג היא שיש בו הנחה סמויה, לפיה ידוע מי משני הילדים הוא הבת. אילו הייתה השאלה מנוסחת כך: "ידוע כי במשפחה שבה שני ילדים, הילד הבכור הוא בעצם בת. מה ההסתברות כי שני הילדים הם בעצם בנות?", אז התשובה היא אכן 50%, בדיוק לפי הטיעון שבפיסקה הקודמת, אבל זו לא השאלה שנשאלה. בנתוני השאלה שנשאלה, אחד הילדים הוא בת, אבל לא ידוע לנו אם זהו הילד הראשון במשפחה או הילד השני. חוסר הידיעה משנה את התשובה. מי שכבר קרא את הפתרון אצל דוברמן יודע שהתשובה הנכונה היא שליש. הטיעון שדוברמן הציג הוא כזה: מראש יש ארבעה סוגי משפחות אפשריים, אבל כיוון שידוע לנו כי אחד הילדים הוא בת, המאורע בן-בן שוב אינו רלוונטי. לכן נותרו לנו שלושה מבני משפחה אפשריים (בן-בת, בת-בן ו-בת-בת), ורק באחד מהם יש שתי בנות במשפחה, ולכם הסיכוי הוא אחד מתוך שלוש, כלומר שליש.

הפתרון הזה הוא (שוב) פתרון נאיבי, שמניח באופן משתמע (implicit) את המודל שתיארתי קודם לכן. הוא עובד כי המודל מתאים, אבל אם ההנחות של המודל אינן מתקיימות, גם הפתרון אינו נכון. תחשבו למשל על השאלה הבאה. ידוע כי לפחות באחת משתי הערים תל-אביב ושיקגו ירד שלג בתאריך מסויים בחודש ינואר האחרון. תעמידו פנים שאתם לא יודעים ולא יכולים לברר מה היה מזג האויר בשתי הערים האלה, אבל אתם כן יודעים שההסתברות לשלג בשיקגו בינואר היא 90% ובתל-אביב (נניח) אחוז אחד. מה ההסתברות שבשתי הערים האלה ירד שלג באותו היום? בואו נניח כי אין תלות בין מצבי מזג האויר בשתי הערים. נסכם את כל המצבים האפשריים וההסתברויות המתאימות בטבלה:

אם לא ידוע לנו כלום, אז ההסתברות כי יש שלג בשתי הערים היא 0.009, לא 0.25. אם ידוע לנו כי ירד שלג בשיקגו, אז ההסתברות שירד שלג בתל-אביב היא 0.01 – למעשה הידיעה על מזג האויר בשיקגו לא משנה כלום בגלל אי התלות ביו מצבי מזג האויר בשתי הערים.

אם נתון לנו כי באחת משתי הערים היה שלג (אך לא ידוע לנו באיזו עיר), הנה השיקול שעלינו לעשות כדי לענות לשאלה. ההסתברות שירד שלג לפחות באחת משני הערים היא 0.901. ניתן להגיע לתוצאה זו בשתי דרכים. ניתן לחבר ההסתברויות בשלוש השורות הראשונות שבטבלה (שלג-שלג, שלג-אין שלג, אין שלג-שלג) ולקבל 0.009+0.001+0.891=0.901, או להחסיר את ההסתברות של השורה האחרונה (אין שלג-אין שלג) מ-1, ולקבל באופן לא מפתיע כי 1-0.099=0.901. כלומר, ב-90.1% מהמקרים יורד שלג לפחות באחת משתי הערים. לעומת זאת, רק ב-0.9% מהמקרים יורד שלג בשתי הערים. לכן ההסתברות שיורד שלג בשתי הערים כאשר נתון כי באחת מהן יורד שלג היא 0.009 חלקי 0.901 שזה בערך 0.00998.

אינטואיטיבית ניתן להסביר את התוצאה הזו כך: אם נסתכל על אלף ימים, ב-901 מהימים ירד שלג לפחות באחת משתי הערים (באופן תיאורטי), אך רק בתשעה מהם ירד שלג בשתיהן. לכן ההסתברות המבוקשת היא 9/901.

אם נחזור לחידת המשפחה, ההסתברות שבמשפחה יש לפחות בת אחת היא 0.75 (רבע ועוד רבע ועוד רבע), וההסתברות כי במשפחה שתי בנות היא 0.25, ולכן אם ידוע כי אחד הילדים הוא בעצם בת, ההסתברות שבמשפחה יש שתי בנות היא 0.25 חלקי 0.75 כלומר שליש. באופן אינטואיטיבי, אם נניח כי יש בדיוק 1000 משפחות בנות שני ילדים, אז ב-750 מהן יש לפחות בת אחת, וב-250 יש שני בנים (שוב באופן תיאורטי). מתוך 750 המשפחות שבהן יש בת אחת לפחות, יש 250 משפחות עם שתי בנות, ולכן ההסתברות המבוקשת היא 250/750.

מה קורה עם יוספה? יוספה משנה את מרחב המצבים שלנו. עכשיו יש לנו לא ארבעה טיפוסי משפחות, אלא תשעה, וההסתברויות כבר לא זהות.

בואו נחזור למודל הבסיסי של לידת יחיד. על פי המודל, יש סיכוי של 0.5 כי הנולד הוא בן. כמובן, הסיכוי כי הנולד הוא בת גם הוא 0.5, אבל עכשיו המקרה של לידת בת מתחלק לשני מקרים: המקרה שבו לבת לא קוראים יוספה, והמקרה בו ההורים הגאים בחרו לביתם את השם הלא כל כך נפוץ הזה.  מה ההסתברות לשם יוספה? ההסתברות קטנה, אבל בכל זאת חיובית. יש כמה יוספות שמתהלכות ביננו. נסמן את ההסתברות הזאת באות היוונית ε. מי שזה מפריע לו, יכול לבחור סתם מספר קטן, נניח 0.0000001. ההסתברות לבת ששמה לא יוספה היא לכן 0.5 כפול ε . בואו נכתוב את כל המשפחות האפשריות בטבלה, יחד עם ההסתברויות:

סימנתי בטבלה את השורות שמציינות את המשפחות שבהן יש ילדה ושמה יוספה, ואת השורות שבהן יש ילדה ושמה יוספה ושתי ילדות בסך הכל. שימו לב כי יש גם משפחה אפשרית שבה לשתי הילדות קוראים יוספה. זה לא מציאותי, תגידו. נכון. אבל זו לא המציאות, אלא רק מודל שמתאר את המציאות. בכל מקרה, ומאר והנחנו כי ε הוא מספר קטן, הרי ש- ε בריבוע הוא מספר הרבה יותר קטן, ובאופן מעשי הוא אפס. מכאן דרך החישוב פשוטה. עלינו לסכם את שלוש ההסתברויות של שלוש המשפחות האפשריות שהן שתי בנות בסך הכל וגם ילדה ושמה יוספה. אחר כך עלינו לסכם את חמש ההסתברויות של חמש המשפחות האפשריות שבהן ילדה בשם יוספה. ולסיום, עלינו לחלק. הנה החישוב:

אז התשובה היא בערך חצי אם ε הוא מספר קטן.

שימו לב שהגישה הנאיבית לא מדוייקת, אך בכל זאת נותנת תשובה נכונה! הגישה הנאיבית תגיד שאם ידוע שיש במשפחה יוספה אחת, אז יש לנו בסך הכל ארבע אפשרויות: יוספה-בת, יוספה-בן, בת-יוספה ובן-יוספה, ומתוכן יש שתי אפשריוית של שתי בנות במשפחה, ולכן ההסתברות היא 2 חלקי 4, כלומר חצי. הסיבה לכך היא שלמרות שההסתברויות לארבע האפשרויות שונות זו מזו, הן כולן קרובות יחסית ל-0.25, בגלל שהשם יוספה נדיר ו-ε קטן. אם הייתי בוחר שם פופלרי יותר התשובה הייתה הולכת ומתרחקת מחצי.

ולסיום: תודה לכל מי שניסה לפתור ושלח לי את הגיגיו. הפותר היחיד הוא יואב בילינסקי.

דוברמן העלה את החידה הקלילה הזו בבלוג שלו:

במשפחת תפוחי שני ילדים. נתון לנו שאחד מהילדים האלו הוא (היא) בת. מה ההסתברות שלמשפחת תפוחי יש שתי בנות?

אם אתם יודעים את התשובה, שלחו את התשובה אליו, ונסו לפתור את חידת ההמשך:

אם אספר לכם כי שמה של אותה בת למשפחת תפוחי הוא יוספה, אז מהי ההסתברות כי גם הצאצא הנוסף של משפחת תפוחי היא בת?

את הפתרון לחידה זו שלחו אלי. אנא המנעו מכתיבת התשובה בתגובות.