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学习、锻炼与伯克森悖论

 汐钰文艺范 2019-05-27

廉作林刻

  在很多家长眼里,孩子学习成绩好是头等大事,而体育锻炼可有可无。一些人甚至认为,体育锻炼牵扯孩子的精力,不利于提高其学习成绩。然而,越来越多的科学研究表明,体育锻炼会促进学习。以《运动提高孩子智力》为题,科普作家史蒂夫·阿扬在2011年的《环球科学》上发表了一篇文章,对这些科学研究进行了精彩的介绍。

  体育锻炼不利于学习成绩的提高,是一种没有科学依据的偏见,其形成原因是:第一,与牵扯孩子精力这一显性成本相比,体育锻炼促进学习的作用属于隐性收益,一般人难以看到;第二,经验观察的误导。人们有可能从实践中发现,运动能力与学习成绩似乎具有鱼与熊掌的关系,两者难以兼得,在此以笔者曾经的观察为例。

  上世纪90年代初,笔者就读于县重点高中。这所高中招收了很多学习成绩好的初中生,同时也招收一些体育特长生。笔者发现,不少同学学习成绩较好,却是运动能力较弱的“书虫”,而体育特长生虽在体育场上生龙活虎,但其学习成绩一般都较差。亦即,学习成绩与运动能力呈典型的负相关关系。

  进入大学学习了统计学后,笔者才明白,自己发现的“规律”很可能只是一种统计谬误。为什么呢?原来,即使学习成绩与运动能力没有任何关系,只要笔者就读的高中实行那样的招生政策,观察这所高中的学生就必然会发现这一“规律”。具体原因是:如果学习成绩与运动能力无关,那么对于学习成绩好的学生,其运动能力应处于平均水平;而对于学习成绩差的学生,既然进入这所高中是凭着体育特长,则其运动能力应高于平均水平。

  上述统计现象被称为伯克森悖论:若两个独立事件会产生共同结果,则以共同结果为条件,两个事件就不再相互独立。例如,抛A、B两枚硬币,“硬币A的哪一面朝上”与“硬币B的哪一面朝上”原本属于两个独立事件。然而,若给定了“恰好有一枚硬币正面朝上”这一结果,则两个事件就再也不独立了——若硬币A正面朝上,则硬币B必定反面朝上,反之亦然。再例如,假设“天下雨”与“洒水车经过”是两个独立事件,而“马路湿了”显然是两者都会产生的共同结果。现在给定“马路湿了”这一结果,若天未下雨,则洒水车必定经过了;若洒水车未经过,则天必定下雨了。亦即,两个原本独立的事件现在有了负相关关系。

  回到学习成绩与运动能力的例子。学习成绩好与运动能力强会产生共同结果:被高中录取。若仅对这所高中的学生进行观察,则相当于以共同结果为条件,故即使学习成绩与运动能力原本相互独立,我们也会发现两者是负相关的。伯克森悖论可以解释日常生活中的很多现象。例如,公司员工的社交能力可能被认为与专业素养负相关。实际上这只是缘于我们所观察的公司,其招收员工的标准就是社交能力强或者专业素养高。

  伯克森悖论表明,基于对受到限制的样本的观察,常常成为偏见的根源。因此,要抵抗偏见,我们必须保持一颗开放的心。

  (本栏长期征集“日知录”三字篆刻,投稿邮箱:rizhilu999@163.com)

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