6 рукопожатий на примере сериала "Симпсоны": как это работает25.05.2016 16:37

В эпизоде «Четыре сожаления и одни похороны» есть много чего интересного, но, к сожалению, нет математических ссылок. Тем не менее в тот же день мне дали предварительный сценарий еще одного, следующего эпизода под названием «Сага о Карле» (The Saga of Carl, сезон 24, эпизод 21), в котором была целая сцена, посвященная математической вероятности.

Действие эпизода «Сага о Карле» начинается с того, что Мардж оттаскивает членов своей семьи от телевизора и везет всех в Научный музей Спрингфилда, где они смотрят видео об отце теории вероятности Блезе Паскале (1623−1662), а также экспериментальную демонстрацию теории вероятности с помощью так называемой доски Гальтона, представляющей собой ящик с прозрачной передней стенкой и штырями, забитыми в заднюю стенку. Через отверстие в его верхней части скатываются шарики, которые сталкиваются со штырьками и в случайном порядке отскакивают либо направо, либо налево, после чего сталкиваются со штырьками следующего ряда, и опять же отскакивают от них в случайном порядке. в итоге шарики собираются на дне ящика, разделенном на отсеки по количеству штырьков в нижнем ряду. При этом шарики падают в разные отсеки так, что образованные ими столбики соответствуют кривой одновершинного распределения.

Доска Гальтона названа по имени английского изобретателя, ученого-энциклопедиста Фрэнсиса Гальтона (1822−1911). Шары подаются в отверстие в верхней части ящика, отскакивают от штырьков и падают на дно, где образуют так называемое биномиальное распределение. Одна из версий этого классического эксперимента с теорией вероятности присутствует в эпизоде «Сага о Карле»

Имея на руках только сценарий, я не мог знать, как именно доску Гальтона планировали представить на экране. Единственное, в чем я был уверен, так это в том, что одновершинное распределение будет математически точным, поскольку один из сценаристов объяснил мне, что эта тема обсуждалась на совещании по поводу внесения изменений в сценарий. По словам Джеффа Уэстбрука, между ним и несколькими математиками из команды сценаристов сериала разгорелся спор о том, каким именно уравнением было бы корректно описывать распределение шариков, тогда как остальные члены команды молчали, в изумлении уставившись на них. «Мы активно обсуждали, какое распределение здесь имеет место, гауссовское или пуассоновское, — вспоминал Уэстбрук. — в конце концов я решил, что все зависит от того, как моделировать сам эксперимент. При этом остальные, похоже, откровенно скучали и закатывали глаза».

Уэстбрук изучал физику в Гарварде, а затем получил диплом доктора наук в области теории вычислительных систем в Принстонском университете. его руководителем был Роберт Тарьян, всемирно известный ученый, лауреат премии Тьюринга 1986 года — аналога Нобелевской премии в сфере информационных технологий. После получения степени доктора наук Уэстбрук пять лет работал адъюнкт-профессором Йельского университета, после чего перешел в AT&T Bell Laboratories. Однако помимо статистики и геометрии Уэстбрук очень любил каламбуры и эксцентричные комедии, поэтому со временем ушел из научно-исследовательской среды и направился на запад, в Лос-Анджелес.

Мама Уэстбрука, всегда мечтавшая, чтобы ее сын стал ученым, поначалу называла такой шаг «абсолютным преступлением». Уэстбрук считает, что его отец-математик думал так же, но был слишком воспитан, чтобы это озвучить. Коллеги тоже не поддержали его. Уэстбрук до сих пор помнит последние слова своего босса из AT&T Bell Laboratories: «Я понимаю, почему вы это делаете. Надеюсь, вы не добьетесь успеха, потому что я хотел бы, чтобы вы вернулись и работали здесь».

Когда я узнал об уровне образования Уэстбрука, мне стало интересно, является ли он самым квалифицированным математиком среди сценаристов «Симпсонов». Безусловно, он высоко поднялся по академической лестнице, но, может, другие сценаристы написали больше научных работ или сотрудничали с большим числом математиков? в поисках критерия математического совершенства я понял, что один из способов определить рейтинг сводится к применению метода, основанного на теории шести рукопожатий.

В ее основе лежит идея о том, что каждый человек в мире отделен от любого другого человека максимум шестью уровнями общих знакомых. Например, я наверняка знаю кого-то, кто знает еще кого-то, кто знает еще кого-то, кто знает еще кого-то, кто знает кого-то, кто знает вас. Это самая общая и наиболее известная версия теории шести рукопожатий, но ее можно применить и к конкретным сообществам, например математическому. Следовательно, теория шести рукопожатий может помочь вычислить того, кто имеет широкие связи в мире математики, а значит, может обладать самым высоким уровнем математической подготовки. Хотя это не идеальный показатель, он позволяет получить довольно интересную информацию.

Математическая версия теории шести рукопожатий — это шесть рукопожатий до Пала Эрдеша, или просто число Эрдеша (по имени математика Пала Эрдеша, 1913−1996). Задача — найти связь между тем или иным математиком и Эрдешем, а затем составить рейтинг математиков, расположив их по уровню связей (от самых сильных до самых слабых) с Эрдешем. Но почему именно Эрдеш считается центром математической вселенной?

Ответ прост: это самый плодовитый математик ХХ столетия. На его счету 1525 научных публикаций, 511 из которых написаны в соавторстве с другими математиками. Столь поразительный результат стал возможен благодаря эксцентричному образу жизни Эрдеша, постоянно переезжающего из одного университетского городка в другой, где он сотрудничал с местными математиками и писал научные работы с каждым из них. На протяжении всей жизни Эрдеш умудрялся уместить все свое имущество в один чемодан, что было очень удобно для математика, кочующего в поисках самых интересных задач и самого плодотворного сотрудничества. Для того чтобы максимизировать свою математическую результативность, Эрдеш подпитывал мозг кофе и амфетаминами и часто повторял фразу, сказанную его коллегой Альфредом Реньи: «Математик — это автомат по переработке кофе в теоремы».

В концепции шести шагов до Пала Эрдеша связи формируются в процессе соавторства, как правило, при написании научных работ по математике. У любого соавтора самого Эрдеша число Эрдеша равно 1. У математиков, которые писали свои работы в соавторстве с соавтором Эрдеша, число Эрдеша равно 2 и т. д. Та или иная цепочка может связать Эрдеша практически со всеми математиками мира, независимо от области их исследований.

Возьмем в качестве примера Грейс Хоппер (1906−1991). Она разработала первый компилятор для языка программирования, способствовала созданию языка программирования COBOL, популяризировала термин «баг» для описания дефекта в программе, после того как в Гарвардском университете нашли мотылька в компьютере Mark II. Хоппер занималась математикой во время работы в промышленных компаниях и службы в военно-морских силах США. в действительности «удивительную Грейс» повысили в итоге до звания контр-адмирала;, а эсминец вМФ США Hopper был назван в ее честь. в общем, Хоппер придерживалась практичного, технологического, промышленного и военного подхода к математике, который полностью отличался от свойственной Эрдешу пуристской приверженности к числам, и все же у Хоппер число Эрдеша — всего 4. Это объясняется тем, что она публиковала свои работы в соавторстве с Ойстином Оре, под руководством которого защитила докторскую дис- сертацию. Среди студентов Оре был выдающийся специалист по теории групп Маршалл Холл, соавтор авторитетного британского математика Харольда Давенпорта, который, в свою очередь, публиковал работы в соавторстве с Эрдешем.

Итак, каков же рейтинг Джеффа Уэстбрука с точки зрения числа Эрдеша? Он начал печатать научные статьи во время работы над докторской диссертацией по специальности «Теория вычислительных систем» в Принстонском университете, а в 1989 году защитил дикторскую диссертацию по теме «Алгоритмы и структуры данных для динамических алгоритмов поиска на графах» под руководством Роберта Тарьяна, а также писал с ним в соавторстве научные статьи. Тарьян, в свою очередь, публиковал работы в соавторстве с Марией Кло, которая сотрудничала с Палом Эрдешем. Это обеспечивает Уэстбруку заслуживающее уважения число Эрдеша, равное трем.

Тем не менее это не делает его явным победителем среди сценаристов «Симпсонов». Дэвид Коэн опубликовал работу в соавторстве с Мануэлем Блюмом, еще одним обладателем премии Тьюринга, который был соавтором Нога Алона из Тель-Авивского университета, издавшего несколько работ в соавторстве с Эрдешем. Следовательно, Коэн тоже может претендовать на число Эрдеша, равное трем.

Для того чтобы все же не ставить знак равенства между Коэном и Уэстбруком, я решил исследовать еще одну грань успешного сценариста «Симпсонов», а именно — прочную связь с сердцем голливудской индустрии развлечений. Один из способов определить уровень иерархии, на котором находится тот или иной человек в Голливуде, сводится к применению версии теории шести рукопожатий, известной как шесть рукопожатий до Кевина Бэйкона. Задача состоит в том, чтобы найти так называемое число Бэйкона того или иного человека, связав его с Кевином Бэйконом через актеров, вместе с которыми они оба снимались. Например, у Сильвестра Сталлоне число Бэйкона равно 2, поскольку он снимался в фильме Your Studio and You («Твоя студия и ты», 1995 год) вместе с Деми Мур, а Деми Мур играла в фильме A Few Good Men («Несколько хороших парней», 1992 год) вместе с Кевином Бэйконом.

Так у кого же из членов команды сценаристов сериала «Симпсоны» самое малое число Бэйкона, а значит, и самые большие успехи в Голливуде? Эта честь принадлежит замечательному Джеффу Уэстбруку. Он добился успеха как актер в морском приключенческом фильме Master and Commander: The Far Side of the World («Хозяин морей: На краю земли», 2003 год). Режиссер искал опытного моряка англо-ирландского происхождения для подбора корабельной команды, и Уэстбрук предложил свою помощь, поскольку страстно увлекался мореплаванием и соответствовал этническим требованиям. В итоге он получил в фильме второстепенную роль, а главную играл Рассел Кроу. В данном случае этот факт важен, так как Кроу снимался в фильме The Quick and the Dead («Быстрый и мертвый», 1995 год) вместе с Гэри Синизом, а тот, в свою очередь, играл одну из главных ролей в киноленте Apollo 13 («Аполлон-13», 1995 год), в которой также снимался Кевин Бэйкон. Следовательно, число Бэйкона у Уэстбрука равно 3, что ставит его на второе место после Сталлоне. Короче говоря, у Уэстбрука весьма впечатляющий послужной список в Голливуде.

Таким образом, у Уэстбрука и число Бэйкона, и число Эрдеша равно 3. Их можно объединить в так называемое число Эрдеша-Бэйкона, и оно будет равно 6. Это говорит о наличии у Уэстбрука широких связей как в мире киноиндустрии, так и в мире математики. Хотя мы еще не обсуждали чисел Эрдеша-Бэйкона других сценаристов «Симпсонов», могу вас заверить, что ни у одного из них нет такого показателя. Другими словами, из всей команды голливудских нердов Уэстбрук — самый крутой киношник и самый крутой нерд*.

***

Я впервые узнал о числе Эрдеша-Бэйкона от Дейва Байера, математика из Колумбийского университета. Он был консультантом фильма A Beautiful Mind («Игры разума», 2001 год), снятого по известному роману Сильвии Назар о Джоне Нэше, лауреате Нобелевской премии по экономике 1994 года. в обязанности Байера входила проверка уравнений, которые появлялись на экране; еще он выступал в качестве дублера Рассела Кроу, изображая руку Нэша в сценах у доски. Кроме того, Байер получил роль второго плана в конце картины, в эпизоде, где принстонские профессора математики отдают Нэшу свои ручки в знак признания его великих открытий. Байер с гордостью рассказывал: «в моей сцене, известной как «церемония с ручками», я говорю: «Поздравляю, профессор». Я третий профессор, положивший ручку перед Расселом Кроу». Таким образом, Байер участвовал в съемках фильма «Игра разума», так же как и Рэнс Ховард. в свою очередь, Рэнс Ховард играл в фильме «Аполлон-13» вместе с Кевином Бэйконом, а это значит, что у Байера число Бэйкона равно 2.

*разумеется, я проанализировал и свои показатели. У меня число Эрдеша равно 4, а число Бэйкона — 2, что ставит меня в один ряд с Джеффом Уэстбруком. Более того, у меня еще есть число Sabbath, которое определяется по количеству людей, связывающих меня с участниками рок-группы Black Sabbath. в действительности, по данным Erdos Bacon Sabbath Project, мое число Эрдеша-Бэйкона-Sabbath равно 10, что обеспечивает мне восьмое самое меньшее число Эрдеша-Бэйкона-Sabbath в мире и ставит в один ряд с Ричардом Фейнманом, в числе прочих!

Дэйв Байер — уважаемый математик, поэтому нет ничего удивительного в том, что у него число Эрдеша равно 2, а число Эрдеша-Бэйкона — 4. Когда в 2001 году фильм «Игры разума» вышел на экраны, у Байера было самое низкое в мире число Эрдеша-Бэйкона. Совсем недавно математик Иллинойского университета Брюс резник установил новый рекорд — его число Эрдеша-Бэйкона оказалось еще ниже. Он написал в соавторстве с Эрдешем работу под названием «Асимптотическое поведение семейства последовательностей», что дало ему число Эрдеша, равное 1. Не менее впечатляющ и тот факт, что у него была совсем небольшая роль в фильме Pretty Maids All in a Row («Хорошенькие девушки, станьте в ряд», 1971 год), который продюсировал Джин Родденберри, легендарный создатель сериала «Звездный путь». Это фильм ужасов о серийном убийце, высматривающем своих жертв в средней школе Оуншенфронта. Среди актеров, снимавшихся в картине, был Родди Макдауэлл, который играл в фильме The Big Picture («Большая картина», 1989 год) вместе с Кевином Бэйконом. Это дает Резнику число Бэйкона 2, и в результате получается, что его число Эрдеша-Бэйкона равно 3.

Пока что рекордно низкие значения числа Эрдеша-Бэйкона демонстрировали математики, рискнувшие попробовать себя на актерской стезе, однако есть и актеры, которые занимались научными исследованиями и получили в итоге достаточно высокое число Эрдеша-Бэйкона. Один из самых известных примеров — Колин Ферт, путь которого к числу Эрдеша начался во время работы внештатным редактором программы BBC Radio 4 «Сегодня». в рамках одного из проектов программы Ферт попросил нейробиологов Джерейнта Риса и Рету Канаи проанализировать корреляцию между структурой мозга и политическими взглядами, что повлекло за собой дальнейшие исследования;, а впоследствии ученые предложили Ферту стать их соавтором в работе под названием «Корреляция между политической ориентацией и структурой мозга у совершеннолетних молодых людей». Хотя Рис — нейробиолог, его число Эрдеша равно 5, поскольку он принимал участие в различных совместных про- ектах, связывающих его с миром математики. Опубликовав работу в со- авторстве с рисом, Ферт может претендовать на число Эрдеша, равное 6. Кроме того, его число Бэйкона составляет 1, так как они вместе играли в фильме Where the Truth Lies («Где скрывается правда», 2005 год). Это обеспечивает Ферту число Эрдеша-Бэйкона, равное 7 — впечатляющий показатель, хотя и весьма далекий от рекорда Резника.

У Натали Портман также вполне достойное значение числа Эрдеша-Бэйкона. во время учебы в Гарвардском университете она проводила исследование, в рамках которого стала соавтором работы под названием «Активность лобной доли мозга при объектном постоянстве». Однако ни в одной базе данных научных исследований имя Натали Портман не упоминается, поскольку она публиковала свои работы под настоящим именем, Натали Хершлаг. Среди соавторов была и Эбигейл Берд, которая связана с миром математики и имеет число Эрдеша, равное 4. Стало быть, у Портман число Эрдеша равно 5. ее число Бэйкона составляет 1, так как они оба снимались в фильме New York, I Love You («Нью-Йорк, я люблю тебя», 2009 год). Следовательно, число Эрдеша-Бэйкона у Натали Портман равно 6 — оно достаточно низкое, чтобы превзойти Ферта, но слишком высокое, чтобы давать ей хотя бы какую-то надежду на покорение рекорда Резника.

А как насчет самого Пала Эрдеша? Как ни удивительно, его число Бэйкона равно 4, потому что о нем рассказывается в документальном фильме о его жизни под названием N Is a Number («N — это число», 1993 год), в котором также фигурирует Томаш Лучак, игравший в фильме The Mill and the Cross («Мельница и крест», 2011 год) вместе с Рудгером Хауэром, снявшимся в фильме Wedlock («Смертельные узы», 1991 год) с Престоном Мейбэнком, игравшем в фильме Novocaine («Новокаин», 2001 год) вместе с Кевином Бэйконом. У Пала Эрдеша число Эрдеша по очевидным причинам равно 0, а значит, его совокупное число Эрдеша-Бэйкона рав-, но 4 — недостаточно для того, чтобы выйти на один уровень с Резником.

И наконец, что можно сказать о числе Эрдеша-Бэйкона самого Кевина Бэйкона? Бэйкон, будучи Бэйконом, имеет число Бэйкона, равное 0. Пока что у него нет числа Эрдеша. Теоретически он мог бы увлечься теорией чисел и написать научную работу в сотрудничестве с тем, у кого число Эрдеша равно 1. Это обеспечило бы ему самое высокое число Эрдеша- Бэйкона — 2.