与上述故事相同结构的一个事例是“帽子的颜色问题”。在“帽子的颜色问题”中,同样是公共知识不断公布,推理不断进行的过程。
有一群人围坐在一起,为了便于分析,我们假定有4人(人数为其他数字,可作同样分析)。这4个人每人头戴一顶帽子,帽子为红色和白色两种中的一种。每个人看不到自己帽子的颜色,但能看到别人帽子的颜色。因此,每个人不能看到自己头上的帽子的颜色。
一个局外人来到他们的群体当中,对他们说:“你们其中至少一位头戴的是红色的帽子。”当他说了这句话后,他问:“你们知道你们头上的帽子的颜色吗?”4个人都说“不知道”;这个局外人第二次问:“你们知道你们头上的帽子的颜色吗?”4个人又都说“不知道”。局外人第三次问:“你们知道你们头上的帽子的颜色吗?”4个人又说“不知道”。局外人又问第四次:“你们知道你们头上的帽子的颜色吗?”这时4个人均说:“知道了!”
你能知道,他们中有几个人戴红色的帽子?几个人戴白色的帽子?
答案是,4个人都戴红色的帽子。你知道为什么吗?
当局外人未宣布“至少一个人戴的是红帽子”时,这个事实其实每个人都知道了,因为每个人看到其他3个人的帽子都是红色的。但这个事实在局外人未做宣布之前尽管是这4个人的知识,但不是他们的公共知识。而当这个局外人做了宣布了之后,“至少一个人帽子是红色的”便成了公共知识。此时不仅每个人知道“至少一个人的帽子是红色的”这个事实,每个人知道其他人知道这个事实……
如果只有1个人戴红色的帽子,那么,当局外人第一次问时,这个人因面对3个戴白色的帽子、必定知道自己的帽子颜色,他必定会回答“知道”。因此,当4个人第一次均回答“不知道”时意味着,4人中“至少有2人戴的是红色的帽子”,而且这也成了新的公共知识。
当局外人第二次问时,因为上述推理,如果只有2人戴的是红色的帽子,这2人就会回答说“知道”——因为他们各自面对的是1个戴红色帽子的人,这戴红色帽子的2个人马上知道自己戴的是红色的帽子。因此,局外人第二次问他们而他们回答“不知道”,此时,意味着,4人中“至少3个人戴红色的帽子”,并且它也成了该群体新的公共知识。
同样,当局外人第三次问时,他们回答的“不知道”,意味着4个人均戴的是红色的帽子。此时,他们每个人都知道他们头上都戴着红色的帽子,并且这也是公共知识。
因此,当局外人第四次问时,他们4个人马上说“知道”。
在这个过程中,当局外人首先宣布“其中至少一个人的帽子是红色的”,以及每次的回答(无论是回答“知道”还是“不知道”)构成该群体新的公共知识——构成所有人推理的前提。
这就是“帽子的颜色问题”。本人将这个问题简化了。原来的问题是这样的:有一个游戏,有一个主持人和戴着两种颜色帽子的一群人(假定有n人),每个人的帽子的颜色或者是红色或者是白色,但这n个人不能看到自己的帽子的颜色却看得到其他人的帽子的颜色。游戏的主持人说:“你们中至少一个人的帽子是红色的。”主持人开始一次次地问:“你们知道不知道自己的帽子的颜色?”现在的问题是:当主持人问到第几次时,才有人说“知道”?并且多少人说“知道”?
据说,这个问题在20世纪曾风靡欧美。