Парадокс лифта - Elevator paradox

Эта статья о парадоксе лифта для транспортного устройства. О парадоксе лифта для ареометра см. Парадокс лифта (физика).

В парадокс лифта это парадокс впервые отмечен Марвин Стерн и Георгий Гамов, физики у которых были офисы на разных этажах многоэтажного дома. Гамов, у которого был кабинет в нижней части здания, заметил, что первый лифт останавливаться на своем этаже чаще всего означало опускаться, в то время как Стерн, у которого был офис наверху, заметил, что первый лифт, останавливающийся на его этаже, чаще всего поднимался.[1]

На первый взгляд, это создавало впечатление, что, возможно, в центре здания производили лифтовые кабины и отправляли вверх на крышу и вниз в подвал для разборки. Ясно, что это не так. Но как можно объяснить это наблюдение?

Моделирование проблемы лифта

Рядом с верхним этажом лифты наверх спускаются вскоре после подъема.

Было предпринято несколько попыток (начиная с Гамова и Штерна) проанализировать причину этого явления: основной анализ прост, а детальный анализ сложнее, чем может показаться на первый взгляд.[нужна цитата ]

Проще говоря, если кто-то находится на верхнем этаже здания, все лифты будут приходить снизу (ни один не может идти сверху), а затем уходят вниз, в то время как, если один находится на втором этаже с верхнего этажа, лифт, ведущий на верхний этаж, будет проходить сначала по пути наверх, а затем вскоре после этого. путь вниз - таким образом, в то время как равное количество будет проходить вверх и вниз, лифты вниз, как правило, будут вскоре следовать за лифтами вверх (если лифт не простаивает на верхнем этаже), и, таким образом, первый наблюдаемый лифт обычно поднимается. Первый наблюдаемый лифт будет опускаться только в том случае, если кто-то начнет наблюдение в короткий промежуток времени после того, как лифт прошел, поднимаясь, в то время как остальное время первый наблюдаемый лифт будет подниматься.[нужна цитата ]

Более подробно объяснение заключается в следующем: единственный лифт проводит большую часть своего времени в большей части здания и, следовательно, с большей вероятностью подойдет с этого направления, когда прибудет потенциальный пользователь лифта. Наблюдатель, который часами или днями остается у дверей лифта, наблюдая каждый прибытие лифта, а не наблюдение только за первым прибывшим лифтом, отметит равное количество лифтов, движущихся в каждом направлении. Тогда это становится проблемой выборки - наблюдатель случайным образом производит выборку неоднородного интервала.[нужна цитата ]

Чтобы наглядно представить себе это, представьте себе 30-этажное здание плюс вестибюль с одним медленным лифтом. Лифт такой медленный, потому что он останавливается на каждом этаже по пути вверх, а затем на каждом этаже по пути вниз. Перемещение между этажами и ожидание пассажиров занимает минуту. Вот график прибытия людей, которым не повезло работать в этом здании; как показано выше, он образует треугольная волна:

ЭтажВремя на пути вверхВремя на пути вниз
Лобби8:00, 9:00, ...н / д
1-й этаж8:01, 9:01, ...8:59, 9:59, ...
2-й этаж8:02, 9:02, ...8:58, 9:58, ...
.........
29 этаж8:29, 9:29, ...8:31, 9:31, ...
30 этажн / д8:30, 9:30, ...

Если бы вы были на первом этаже и случайно поднялись к лифту, скорее всего, следующий лифт пойдет вниз. Следующий лифт будет подниматься только в течение первых двух минут каждого часа, например, в 9:00 и 9:01. Количество остановок лифта, идущих вверх и вниз, одинаково, но вероятность того, что следующий лифт поднимется, составляет всего 2 из 60.[нужна цитата ]

Аналогичный эффект можно наблюдать на железнодорожных станциях, где станция в конце линии, скорее всего, отправит следующий поезд к концу линии.[нужна цитата ]

Более одного лифта

Если в здании более одного лифта, смещение уменьшается - так как есть большая вероятность, что потенциальный пассажир попадет в холл лифта в то время, когда хотя бы один лифт находится под ним; с бесконечный количество лифтов, вероятности будут равны.[2]

В приведенном выше примере, если есть 30 этажей и 58 лифтов, то есть каждую минуту на каждом этаже по 2 лифта, один поднимается, а другой опускается (за исключением верхнего и нижнего), перекос устраняется - каждую минуту, один лифт поднимается вверх, другой спускается. Это также происходит с 30 лифтами, расположенными на расстоянии 2 минут друг от друга: на нечетных этажах они чередуются подъемом и спуском, а на четных этажах они прибывают одновременно каждые две минуты.[нужна цитата ]

Реальный случай

В реальном здании есть сложные факторы, такие как: тенденция к тому, что лифты часто требуются на первом или втором этаже и возвращаются туда, когда они простаивают; однобокий спрос, когда все хотят упасть в конце дня; люди нижних этажей охотнее поднимаются по лестнице; или способ, которым полные лифты игнорируют внешние вызовы с этажа. Эти факторы имеют тенденцию изменять частоту наблюдаемых прибытий, но не устраняют полностью парадокс. В частности, пользователь, находящийся очень близко к верхнему этажу, будет воспринимать парадокс еще сильнее, так как лифты над их этажом встречаются нечасто или требуются редко.[нужна цитата ]

использованная литература

  1. ^ «Цифровые кости: вычислительные решения для практических проблем с вероятностью: Amazon.de: Пол Дж. Нахин: Amazon.de». www.amazon.de. Получено 2019-09-04.
  2. ^ Кнут, Дональд Э. (Июль 1969 г.). «Проблема лифта Гамова-Штерна». Журнал развлекательной математики. Baywood Publishing Company, Inc. 2: 131–137. ISSN  0022-412X.
  • Мартин Гарднер, Завязанные пончики и другие математические развлечения, глава 10. W. H Freeman & Co .; (Октябрь 1986 г.). ISBN  0-7167-1799-9.
  • Мартин Гарднер, Ага! Попался, стр. 96. W H Freeman & Co .; 1982 г. ISBN  0-7167-1414-0
  • Марвин Стерн, Джордж Гамов, Математическая головоломка, Viking Press; 1958 г. ISBN  0-670-58335-9
  • Дональд Э. Кнут, Избранные статьи о развлечениях и играх, CSLI Publications; 2011 г. ISBN  1-575-86584-X

внешние ссылки