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薛丁格的卡牌──以量子之眼來看撲克
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薛丁格的卡牌──以量子之眼來看撲克

2024年12月11日
としき
としき

東京大学大学院情報理工学系研究科に所属。主にゲームAIや自然言語アルゴリズムの研究を専門とする鶴岡研究室にて活動。CLOViZ株式会社にてPOKER Q'zの開発もリード。

量子力學與撲克,乍看之下八竿子打不著,但這個組合其實可能帶給我們相當有趣的啟發。提到「量子力學」,很多人會想起一些令人頭昏腦脹的物理理論,例如基本粒子、光的二象性,或是薛丁格的貓──「活著」與「死了」重疊在一起的奇妙狀態。

不過仔細想想,撲克與量子力學其實有個意想不到的共通點:兩者都處在「在觀測之前,無法知道確切答案」的世界裡。

在這裡,不妨試著用這種神奇的「量子視角」來看看撲克吧?

目錄
  1. 撲克,一款充滿不確定性的遊戲
  2. 對手的反應就是「觀測」:收縮策略的波函數
  3. 資訊與關聯:量子糾纏與策略網絡
  4. 如果撲克變成量子遊戲呢?
  5. 量子運算與撲克分析的未來
  6. 作為心理隱喻的量子論
  7. 總結:在不確定性的海洋中以量子方式遨遊

1. 撲克,一款充滿不確定性的遊戲

打撲克時,你知道自己的手牌,也知道眼前堆疊的籌碼。但牌堆中剩下的牌是什麼、對面玩家手裡握著什麼牌組,你無從得知。除了翻開的公共牌之外,一切都只能靠推測與機率。

以德州撲克為例,翻牌(前三張)、轉牌(第四張)、河牌(第五張)這些公共牌會逐步揭曉。每揭曉一張,你心中「說不定能湊成順子」這類的未來預測,或「那個對手可能藏著一手強牌」這樣的讀牌,都會不斷更新。尚未揭露的牌,可說是「疊加的可能性」集合體。

在量子力學中,電子或光子在被觀測之前,被視為近似「機率波」的存在,並未固定在特定位置或狀態。撲克世界也可以詮釋為:「對身為玩家的你而言」,牌的內容正處於疊加的未確定狀態。當然,實際上牌是紙片、實實在在存在於那裡,但在你心中浮現的世界觀裡,所有牌仍「以各種可能性舞動著」。這種感覺,非常適合用來品味量子力學所說的「不確定性」這個隱喻。

2. 對手的反應就是「觀測」:收縮策略的波函數

「永遠沒有什麼會確定下來」是量子世界的特徵,但觀測的時刻一旦到來,情況就不同了。測量某個量子系統時,狀態會一口氣收斂到明確的一點。在撲克中,對手玩家是棄牌、跟注,還是加注強勢進攻──這個行動本身,可以說就是一種「觀測」。

例如,你下了一個不上不下的注碼,對手可能立刻棄牌。如此一來,你腦中「對手可能很強」「也許是詐唬」等各種漂浮不定的可能性,瞬間收斂成「原來對手其實沒那麼強」這一個解釋。類似量子力學中「波函數收縮」的現象,就發生在心理層次上。

當然,這裡的重點是:撲克世界裡發生的事終究只是資訊更新,與量子現象本身不同。不過,把它當作類比來看,對手的行動讓你心中的預測急遽收縮、瞬間把局面變得清晰的時刻,確實與量子測量那種奇妙氛圍隱約重疊。

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3. 資訊與關聯:量子糾纏與策略網絡

量子力學中特別有名的概念之一是「量子糾纏(entanglement)」。這是指兩個量子狀態超越距離緊密相連,測量其中一方時,另一方似乎也立即受到影響的現象。

在真實的撲克中,並不會發生這種「超距作用」,在見到對手牌之前改變自己的策略,也不會立刻改變對手的策略。不過,如果想像「一個使用量子策略的撲克世界」,也許當我們在腦中改變策略的瞬間,就會產生一種奇妙的關係:那套量子策略直接連通到對手那一端。

這終究是想像的故事,但量子糾纏暗示的是「策略之間在觀測之前就存在奇妙連結」的情境。然而,這篇文章探討的是現實中的撲克。實際上,重點在於我們「觀測」對手的行動之後再調整策略。因此,要將量子糾纏式的「觀測前就與對手直接連結的關係」套用到撲克實戰有其困難。換句話說,在真實撲克中,像量子糾纏那樣的直接影響關係不可能發生,所以這裡只能停留在純粹比喻與理論延伸的範疇。

4. 如果撲克變成量子遊戲呢?

在真實賭場裡握著量子位元(qubit)打撲克,目前還不切實際,但在理論物理與數理賽局理論的世界中,存在一個名為「量子賽局理論」的領域。其中探討的「量子遊戲」中,玩家可以把量子操作當作策略使用,藉由利用疊加態或量子關聯,有時能發現古典遊戲中不存在的全新均衡或策略模式。

例如,在非零和的賽局──整體收益會隨玩家行動增減、存在帕雷托改善可能的情境──有研究指出,導入量子策略可能穩定實現「對所有人而言都更好的狀態」。在囚徒困境這類例子中,量子策略有時能瓦解古典途徑難以迴避的困境結構,帶來更高的總收益。

另一方面,撲克基本上屬於零和賽局,其收益結構離不開「勝者得分=敗者損失」的關係。由於這種特性,即使導入量子策略,也難以期待擴大收益總和、讓所有人皆贏的「魔法式改善」。即使用量子操作疊加多個詐唬狀態,整體可獲得的收益總和也不會改變,頂多只是增加探索複雜策略空間的工夫而已。

儘管如此,想像「如果策略在量子層級上波動呢?」本身就是拓展策略思考的訓練。或許在真實的撲克牌桌上派不上用場,但這項思想實驗能為機率策略賦予「再高一層的抽象性」,也將成為我們重新審視自身策略概念的契機。

量子賽局理論是讓我們重新思考遊戲本質與策略意義的理論延伸工具。在零和的撲克中,看得見的效益或許有限,但這個想法本身,也許能為我們的思考迴路吹入一股新風,打開通往傳統思維無法抵達的「策略可能性」之門。

5. 量子運算與撲克分析的未來

撲克的策略分析非常深奧,利用電腦進行模擬、或搜尋GTO(Game Theory Optimal)策略,如今已是常見做法。然而,撲克相當複雜,作為不完全資訊遊戲的難度更是難以估量。

於是登場的,是「量子運算」這個全新的運算典範。雖然距離實用化還有很多課題,但如果未來大型量子電腦變得普及,或許能在瞬間探索龐大的策略空間、取得近似最佳解。

一旦量子演算法為撲克的策略研究帶來革命的那一天到來,我們所熟知的「讀牌」與「詐唬」的意義,可能也會大幅改變。與其說這是「量子力學直接牽涉撲克」,不如說是「量子運算大幅提升不確定性下的問題解決能力」這一情境的例子。

6. 作為心理隱喻的量子論

量子論以違反直覺的學問聞名。「狀態在觀測之前不會確定」「粒子既是波也是粒子」這類古怪說法,是讓物理初學者困惑不已的元素。然而,這種「無法被直覺框住」的感覺,或許正是人們在面對不確定情境時的提示。

撲克也一樣,對手的牌或接下來出現的牌,在觀測(實際看到,或對手採取行動)之前都不會確定。基於這個事實,「不急著下結論,同時保留多種可能性」這種量子風格的思維,有時反而有效。

以彈性思考「在結果確定前,持續保有各種情境」的態度,若把量子論當作心理隱喻來看,其實相當貼切。不是被不確定性壓垮,而是把不確定性當作「持續思考的契機」。

總結:在不確定性的海洋中以量子方式遨遊

量子力學與撲克或許沒有直接的關聯。然而,把「不確定性」「資訊更新」與「一面觀測局面、一面取捨可能性」的過程重疊來看,意想不到的共通點便浮現出來。

量子論拋出「世界其實充滿了尚未確定的事物」這樣的訊息,撲克則拋出「在有限資訊與不確定性之中,該如何選擇行動」這個問題。將兩者並置品味,我們或許能將思考延伸到常識之外,為不確定情境下的決策與策略規劃,帶來更豐富的創造力與直覺洞見。

下次坐上牌桌、握住牌的時候,不妨在腦海一角想起薛丁格的貓或神祕的波函數。也許,不確定性會感覺像是一抹令人愉悅的調味料。

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