Кіріспе

Ықтималдық теориясының парадоксы
Джозеф Бертранның басқа парадокстары
Бертран парадоксы – ықтималдық теориясының классикалық интерпретациясындағы мәселе. Жозеф Бертран оны 1889 жылы жарық көрген «Ықтималдықтарды есептеу» атты еңбегінде мысал ретінде келтірді. Бұл мысал, мүмкіндіктер домені шексіз болғанда, принцип бей-жайлықты сыни тұрғысынан қарамай қолданған жағдайда, ықтималдықтар үшін нақты және анықталған нәтижелер бермеуі мүмкін екенін көрсетуге арналған.

Классикалық шешім

Мәселенің классикалық шешімі (мысалы, Бертранның өзінің еңбектерінде көрсетілгендей) аккордтың "кездейсоқ" түрде таңдалу тәсіліне байланысты.

"Ең көп беймәлімдік" принципі қолданылған Джейнс шешімі

1973 жылы "Жақсы қойылған мәселе" атты мақаласында Эдвин Джейнс "максималды білімсіздік" принципіне негізделген Бертран парадоксына шешім ұсынды. Джейнс Бертран мәселесі шеңбердің орнын немесе мөлшерін нақтыламағанын көрсетті және демек, кез келген нақты және объективті шешім мөлшер мен орналасуға қатысты "бейтарап" болуы керек деп мәлімдеді. Басқаша айтқанда: шешім масштаб және трансляция бойынша инвариантты болуы тиіс. Мысал келтірейік: диаметрі 2 болатын шеңберге кездейсоқ хордалар салынады дейік, мысалы, алыстан сабанды лақтырып, оларды кеңейту/шектеу арқылы хордаларға айналдыру арқылы. Енді үлкен шеңберге кішірек диаметрлі (мысалы, 1.1) шеңбер салынады. Содан кейін кіші шеңбердегі хордалардың таралуы үлкен шеңбердегі хордалардың шектелген таралуымен сәйкес келуі керек (қайтадан генерациялық сабандарды кеңейту/шектеуді пайдалану). Осылайша, кіші шеңбер үлкен шеңбер ішінде жылжыса, шектелген таралу өзгермеуі керек. 3-әдіс үшін өзгеріс болатынын оңай көруге болады: кішкентай қызыл шеңбердегі хорда таралуы үлкен шеңбердегі таралудан сапалық тұрғыдан өзгеше көрінеді. 1-әдіс үшін де солай, бірақ графикалық түрде көру қиын. 2-әдіс – масштаб және трансляция бойынша инвариантты болатын жалғыз әдіс; 3-әдіс тек масштаб бойынша инвариантты, ал 1-әдіс екеуі де емес. Алайда, Джейнс берілген әдістерді қабылдау немесе қабылдамау үшін тек инварианттарды қолданбады: бұл оның ақылға қонымды талаптарына сай келетін, әлі сипатталмаған басқа әдіс болуы мүмкін еді. Джейнс ықтималдық таралуын тікелей анықтау үшін инварианттарды сипаттайтын интегралдық теңдеулерді пайдаланды. Бұл мәселенің интегралдық теңдеулері шын мәнінде бірегей шешімге ие, және ол жоғарыда "2-әдіс" деп аталған, кездейсоқ радиус әдісімен сәйкес келеді. 2015 жылғы мақалада Алон Дрори Джейнс принципі Бертранның қалған екі шешімін де беруге қабілетті екенін мәлімдеді. Дрори жоғарыда аталған инварианттылық қасиеттерінің математикалық іске асырылуы бірегей емес, бірақ ол қолданылатын кездейсоқ таңдау процедурасына байланысты екенін көрсетеді (Джейнс кездейсоқ хорданы таңдау үшін сабанды лақтыру әдісін қолданғандай). Ол Бертранның үш шешімінің әрқайсысын айналу, масштабтау және трансляция инварианттылығын пайдалану арқылы алуға болатынын көрсетіп, Джейнс принципі бейтараптық принципі сияқты интерпретацияға жататындығын қорытындылады. Мысалы, шеңберге тік бұрышпен жебе тастап, таңдалған нүктесінен өтетін хорданы салуды қарастырайық. Одан кейін аударма, айналу және масштаб бойынша инвариантты болатын бірегей таралу жоғарыда "3-әдіс" деп аталған таралу болады. Сол сияқты, "1-әдіс" – хорданың бір ұшын таңдау үшін спиннерді пайдаланатын және содан кейін хорданың бағытын таңдау үшін оны қайта пайдаланатын жағдай үшін бірегей инвариантты таралу. Бұл жағдайда инварианттылық екі спиннің әрқайсысы үшін айналу инварианттылығынан тұрады. Бұл сондай-ақ шеңбердің шеңберінің бір нүктесінде тік орналастырылған және көлденеңге түсуге рұқсат етілген (шеңбердің ішіне жартылай түсуіне байланысты) жағдай үшін бірегей масштаб және айналу инвариантты таралу болып табылады.

Физикалық эксперименттер

"2-әдіс" – белгілі бір физикалық жүйелерде, мысалы, статистикалық механика мен газ физикасында кездесетін трансформация инварианттарын қанағаттандыратын жалғыз шешім, осыған байланысты Жейнстің ұсынған тәжірибесі – алыс қашықтықтан кішкентай шеңберге түйіршіктер лақтыру. Дегенмен, басқа әдістерге сәйкес жауап беретін басқа да тәжірибелерді құруға болады. Мысалы, "1-әдіс" шешіміне, яғни кездейсоқ соңғы нүктелер әдісіне жету үшін, шеңбердің ортасына айналдырғыш (спинер) бекітіліп, екі тәуелсіз айналымның нәтижесі хорданың соңғы нүктелерін анықтауы мүмкін. "3-әдіс" шешіміне жету үшін шеңберді қант жабындысымен (мелассамен) жауып, құстың алғаш қонған жерін хорданың орта нүктесі деп белгілеуге болады. Көптеген зерттеушілер әртүрлі шешімдер алу үшін тәжірибелер жасап, нәтижелерін тәжірибелік жолмен тексерген.