Игра случая. Математика и мифология совпадения

Джозеф Мазур, 2016

Что есть случайность? Этим вопросом мы задаемся, сталкиваясь с неожиданными и, казалось бы, невозможными совпадениями. Однако с математической точки зрения шансы многих событий гораздо выше, чем любой из нас мог бы подумать. В книге «Игра случая» математик Джозеф Мазур открывает необыкновенный мир теории вероятности, описывая сложные математические понятия простым, веселым языком. Как объяснить то, что книгу из школьной библиотеки с вашей подписью вы вдруг обнаруживаете на букинистическом развале в другой части света? Могут ли присяжные быть абсолютно уверенными в результатах анализа ДНК, найденного на месте преступления? Почему Аврааму Линкольну снились вещие сны? На многих примерах реальных событий Мазур показывает нам неотвратимость случайных событий. Эта книга понравится всем, кто когда-либо задавался вопросом, каким образом маленькие решения, которые мы принимаем в течение жизни, складываются в невероятное целое. Книга обязательна к прочтению любителям математики, а также всем тем, кто стремится понять истинную природу невероятных историй.

Переводчик Максим Исаков

Научный редактор Илья Щуров, канд. физ. — мат. наук

Редактор Антон Никольский

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры М. Миловидова, М. Савина

Компьютерная верстка А. Фоминов

Дизайнер обложки Ю. Буга

© Joseph Mazur, 2016

Публикуется с разрешения издательства BASIC BOOKS, an imprint of PERSEUS BOOKS LLC. (США) при содействии Агентства Александра Корженевского (Россия)

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2017

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

* * *

Посвящаю Катрине и Тамине, дочерям, которые меня вдохновляют

Предисловие

Мой дядя Герман как-то раз уместил годовой курс метафизики в одно короткое предложение: Все что случается, случается потому, что в мире все имеет обыкновение просто случаться. Такие наставления он мне давал, когда я был в довольно нежном возрасте, тогда как другие мои дяди, его младшие братья, учили меня читать программу скачек в надежде пробудить интерес к традиционному семейному времяпрепровождению — азартным играм. Мне тогда было всего 10 лет, и я никак не мог взять в толк, что имел в виду дядя Герман. Много лет эта фраза держалась у меня в голове, проигрывалась снова и снова, и вот, когда я повзрослел, наконец появились ростки понимания. Когда я был ребенком, то всегда задавался вопросом: почему одни вещи случаются, а другие нет? Как большинство детей, ответы я получал в результате постоянного круговорота «если бы»...

Джека, младшего брата Германа, нокаутировали во время боксерского матча в школе, и всю оставшуюся жизнь он страдал от головных болей и некоего душевного расстройства, которое сочли достаточно серьезным для того, чтобы поместить его в психиатрическую больницу. Раз в неделю он посещал сеансы шоковой терапии в Грейстоун-парке — месте, которое когда-то официально называлось Лечебницей для умалишенных штата Нью-Джерси. Шокирует уже само название этого лечения — электроконвульсивная терапия. Полжизни пришлось Джеку выносить жесточайшие страдания, причиняемые мощными разрядами, проходящими через металлические пластины, которые стискивали его голову. Можно только догадываться о том, какой жуткой, ни с чем не сравнимой пыткой были эти сеансы; он говорил, что это было хуже, чем «если бы тебя беспрестанно жалил миллион шершней». Каждый такой разряд длился не дольше наносекунды, но от одного воспоминания о них Джека трясло.

За исключением того, что его рябые щеки покрывала совершенно седая щетина, я в нем ничего странного не замечал. Джек превосходно шутил, его улыбка была теплой и искренней, а истории о невероятных приключениях, которые он рассказывал, выглядели так, будто происходили на самом деле.

Ну и я в свои 10 лет часто размышлял о том, каким образом все так сложилось и, если нокаут в самом деле был причиной болезни Джека, то, если можно было бы повернуть время вспять, смог бы мой любимый дядя жить нормальной жизнью? Что если бы он в тот день заболел и не пошел в школу? Что если бы заболел его противник или… если бы Джек первый отправил того парня в нокаут? В определенный момент совпали два события. Конечно, так всегда бывает. Но нокаут был результатом прямого удара в голову именно в тот момент, когда Джек слишком низко опустил руки и не смог защититься. Слишком низко, слишком медленно.

В детстве я часто мечтал о том, как можно было бы исправить неприятные моменты, но самый острый из них произошел незадолго до моего 13-го дня рождения. Я ехал из школы домой на велосипеде (у меня был красный трехскоростной Raleigh) по ровному бетонному тротуару, как вдруг об спицы переднего колеса ударился камень и рикошетом отскочил в дверь припаркованной рядом машины. Я затормозил и повернулся посмотреть, кто его кинул. И тут мир вдруг стал красным. Я все еще видел. Я был ошеломлен и еще не до конца понял, что именно произошло. Несмотря на хлещущую из разодранного века кровь, я видел, как мальчишка, который стоял на другой стороне дороги, готовится метнуть следующий камень. Он, видимо, не сообразил, что попал мне в глаз. Я завопил и рухнул на тротуар, еще не вполне осознавая, что же произошло. Следующее, что я помню: я приподнимаюсь на больничной кровати, левый глаз у меня перевязан, и мне говорят, что я, возможно, видеть этим глазом больше не буду. Эти «если бы» были такими сильными, что не утихали во мне много лет. Когда я решил поделиться своими переживаниями с матерью, она утешила меня: хорошо, что камень не попал выше, — тогда бы я стал дурачком.

«Я правда мог бы из-за этого стать дурачком?» — спросил я, как будто моя мать разбиралась в неврологии.

«Конечно!» — ответила она. И я принял это как медицинский факт.

Но слова матери все равно не остановили моих бесплодных раздумий. Если бы траектория полета камня отклонилась всего на один градус? Если бы я не остановился? Если бы тот первый камень не попал в спицы? Прошло несколько лет, прежде чем я осознал: злополучные совпадения — это боевые шрамы жизни. Они как морщины на лице старика: это таблица рекордов, свидетельствующих об активной жизни; как старые башмаки, прошедшие сто дорог. Жизнь — это бесконечная череда совпадений и случайностей, иногда удачных, иногда неудачных, иногда неловких, а иногда и приятных. Нам никогда не узнать, какие радости и печали ждали нас на дорогах, по которым мы не прошли. Решения, принимаемые на развилках и перекрестках переплетенных друг с другом случайностей и совпадений, определяют наши судьбы. Из того, что жизнь нам подбрасывает, нам надо получить максимум радостей и минимизировать неудачи.

Из совпадений получаются отличные истории. Мы видим в них удивительные события, изумляемся их диковинности и игнорируем все разумные объяснения, несмотря на то что многие первосортные совпадения математически предсказуемы. Начните рассказывать историю о совпадении во время вечеринки, и вас непременно будут внимательно слушать. Почему? Потому что в этой таинственной галактике такие истории доказывают глубокое значение связей между людьми, повествуют о смысле жизни и подкрепляют наши притязания на неповторимость.

В этой книге собраны поразительные случаи и фантасмагорические истории, которые напоминают нам о том, насколько на самом деле огромен и в то же время мал наш мир. В книге вы найдете математические методы для оценки вероятности каждой из этих историй; в ней также рассматривается природа частотности совпадений с тем, чтобы объяснить, почему у нас возникает обманчивое удивление, когда они случаются. Также представлен обзор развития математических средств для исследования случайности, что, в свою очередь, приводит нас к пониманию совпадения как следствия того, что мы живем в огромном мире с большим числом случайных переменных.

Существует две классические задачи, которые дают нам математически правильные способы измерения совпадений. Одна из них — контринтуитивная загадка: задача о дне рождения, в которой говорится о том, что в любой группе из 23 человек шансы на то, что у двух людей в этой группе совпадут дни рождения, выше чем 1 к 1. Вторая — задача об обезьянах, в которой спрашивается: сможет ли обезьяна (если дать ей сколь угодно долгое время), случайным образом нажимающая на кнопки клавиатуры компьютера, написать первую строку из сонета Шекспира? Две эти задачи, вместе с законом больших чисел, теорией скрытых переменных и законом действительно больших чисел, дают разумное объяснение тому, отчего совпадения происходят намного чаще, чем мы могли бы ожидать. Закон действительно больших чисел — это философская поговорка, а также главная тема этой книги. Вкратце он гласит: если существует сколь угодно малая вероятность наступления некоторого события, то рано или поздно оно обязательно произойдет. Это не теорема, которую можно доказать. Все-таки я использовал выражение «рано или поздно», которое само по себе довольно двусмысленно. Но оно дает нам понимание того, насколько заурядной вещью является совпадение.

В книге четыре раздела. В разделе 1 представлена небольшая группа историй о совпадениях; мы рассмотрим их умозрительно перед тем, как попытаемся осмыслить частотность случайных событий. Каждая история представляет собой целый класс историй, имеющих схожие аналитические свойства. В разделе 2 приведены все математические знания, которые могут потребоваться читателю для того, чтобы понять главную тему книги. В разделе 3 мы вернемся к 10 типичным историям из раздела 1, проанализируем их частотность и выясним, что абсолютная случайность как математическая теория — это не то же самое, что абсолютная случайность в реальном физическом мире. Раздел 4 дает нам увлекательную возможность рассмотреть совпадения, которые не поддаются анализу, как то: странные и трагические истории о применении результатов экспертизы ДНК в судебной практике, случайные научные открытия, сделки неконтролируемых биржевых маклеров, чудеса экстрасенсорного восприятия и сюжеты из художественной литературы или фольклора. Каждая глава в разделе 4 более-менее независима от других.

Добравшись до конца этой книги, вы будете смотреть на мистику совпадений через призму научных представлений о том, как они происходят и как оберегают свои тайны. Книга не только покажет с неожиданной стороны частотность совпадений, чтобы объяснить их природу, но и изменит наш взгляд на них. Большинство обыденных событий и обстоятельств не возникают сами по себе — они связаны со множеством других событий и обстоятельств, которых мы не замечаем. Любое отдельное событие — это результат многих других событий, а также сложных процессов, которые выше нашего понимания. Потому, пусть я и использую математику, чтобы объяснить, как происходят отдельные совпадения, я также принимаю — а иногда и высказываюсь в их пользу — некоторые идеи о провидении, когда рациональные объяснения выглядят неубедительно, и соглашаюсь с тем, что приятно верить в некий высший план, который мы не можем объяснить.

Хотя я разрушаю представления о том, что совпадения редки, я никоим образом не намерен отрицать таинственность и очарование, присущие хорошим историям. Если я вдруг развею ауру чьего-либо опыта, связанного с совпадением, то лишь для того, чтобы оценить это совпадение с точки зрения математика. У меня нет желания ломать ростки отличных историй. Вы вправе со мной не соглашаться в отношении судьбы и случайности, может, даже убедите меня в том, что никто не знает о Вселенной достаточно, чтобы уверенно утверждать: совпадения не предопределены неким таинственным планом с глубоким смыслом. Я мог бы согласиться даже с тем, что случайности по определению не имеют разумного объяснения. Но математика реальна и понятна. Совпадения происходят намного чаще, чем мы думаем, в основном потому, что наш мир больше, чем мы воображаем: 7 млрд человек ежесекундно принимают решения, приводящие к невообразимо громадному числу независимых результатов. Это дает нам причинно-следственный универсум, который невообразимо велик и сложен; место, где маловероятные события происходят просто потому, что существует так много вариантов, и так много нас, чтобы эти варианты узнать. События совпадают по чистой случайности, без очевидной причины, хотя «очевидность» — одно из тех коварных слов, точное значение которых трудно определить.

У каждого из нас есть свои истории про совпадения. Мою историю можно лишь с натяжкой назвать совпадением — просто она для меня очень важна. То, что я познакомился со своей женой в День моратория в 1969 г., в стотысячной толпе на Бостон Коммон, изумительно, потому что это стало судьбоносным моментом в моей жизни. Такие случаи заставляют нас задуматься о том, как же складываются события: что если бы по дороге на Бостон Коммон я остановился завязать шнурки, а в это время две сотни демонстрантов прошли бы дальше; что если бы я вышел на Коммон на 10 м севернее? Но действительно ли это совпадение, а не просто случай, который объясняют задним числом?

На данный момент в этом предисловии я уже употребил слово совпадение 24 раза в качестве приемлемого синонима для «случайного события» или, если точнее, сближение персонажей или предметов во времени и пространстве. До сих пор я полагал его значение самоочевидным, но, чтобы быть точными, давайте дадим более формальное определение.

Совпадение (сущ., ед. ч.) — неожиданное стечение событий или обстоятельств или наличие значения в их отношении друг к другу, когда между ними нет очевидной причинно-следственной связи^{1}.

Каким-то образом в разговорном языке использование этого слова смещается в сторону интерпретации, игнорирующей неожиданность как обязательное условие, а также то, что причина должна быть неочевидной. В этой работе мы будем придерживаться утверждения о том, что любое совпадение должно содержать в себе элемент неожиданности, и если вообще существует какая-либо причина, то она не должна быть очевидной.

Неожиданность совпадения тесно связана с неочевидностью его причины. Когда мы говорим причина неочевидна, мы просто имеем в виду, что причина неизвестна широкой публике. У совпадений всегда есть причины. Так что возникает вопрос об относительности: не известна кому? Для наших целей мы предположим, что под широкой публикой следует понимать человека, который переживает опыт, связанный с совпадением, а также любого, кому рассказывают историю о нем.

Случайность, с другой стороны, имеет схожий смысл, но без оговорок о неожиданности или очевидной причине.

Случайность (сущ., ед. ч.) — ненамеренно полученная выгода или результат действия; необычайно крупное везение или неудача^{2}.

А серендипность ограничивается положительными событиями:

Серендипность (сущ.) — удачное или выгодное наступление и развитие событий случайным образом.

Почти все истории рассказываются как последовательность событий — встреч персонажей и предметов, — происходящих в определенное время. Эдип убил человека по дороге в Фивы и в результате цепочки событий переспал с собственной матерью. Какова в данном случае очевидная причина? Это цепочка, где у каждого звена есть очевидная причина. Следует отметить, что любое совпадение — это цепочка событий, где каждое звено выражает связь причины и следствия даже в реальном, невымышленном мире.

Нил Форсит, писатель и почетный профессор Лозаннского университета, называет цепочки совпадений «наслаждение неожиданным»^{3}. Он говорит о вымышленных совпадениях у Диккенса, но это наслаждение неожиданным имеет место также и в реальном, невымышленном мире. Оно исходит из глубокой потребности и искреннего желания разобраться в незнакомом и странном, потребности, которая некогда была жизненно необходима для понимания человеком неизведанного и защиты от него.

Причины большинства наиболее удивительных совпадений могут лежать слишком глубоко для того, чтобы мы когда-либо смогли их выявить. Проще поверить в их неожиданность, чем в то, что необычайное просто случается; нам самим так спокойнее и проще. Так или иначе, они нас забавляют.

Сумма 1³ + 5³ + 3³ оказывается равной 153. Это совпадение? Причина неочевидна. Возможно, что причины вовсе нет. Или рассмотрим совершенно случайную последовательность из 60 цифр:

458391843333834534555555555555

185803245032174022234935499238

У нас может вызвать подозрение длинный ряд пятерок в середине, но математика говорит нам, что удивляться нечему. Она даже предсказывает нам, что такая последовательность одинаковых цифр будет появляться куда чаще, чем мы могли бы вообразить.

Совпадения вездесущи. Все дело в том, замечают ли их. Перед тем как написать это предисловие, я пылесосил и подошел слишком близко к своему 2262-страничному словарю. Как всегда, чтобы защитить его толстый переплет, я держал его открытым где-то чуть подальше середины. Внезапно труба пылесоса всосала целую страницу. Пытаясь себя утешить, я подумал: «Понадобится ли мне когда-нибудь страница 2072? Маловероятно». Прошло меньше часа, и мне понадобилось найти точную формулировку понятия серендипность. Вы можете догадаться, на какой она была странице. Когда пишешь книгу о совпадениях, исключительно обостряется внимательность.

Примечания

1

Похожее определение было впервые предложено Томасом Варджишем в его работе The Providential Aesthetic in Victorian Fiction (Charlottesville: University of Virginia Press, 1985), 7.

2

Webster's Third New International Dictionary of the English Language Unabridged, ed. Philip Babcock Grove (Springfield, MA: G. & C. Merriam Company, 1961).

3

Neil Forsyth, Wonderful Chains: Dickens and Coincidence, Modern Philology 83, no 2, (November 1985): 151–165.