有哪些反常识的科学结论，或者反直觉的科学事实？

生活中，我们常常依赖于直觉和常识来理解世界。然而，科学的探索常常会颠覆这些根深蒂固的认知，揭示出令人惊讶的、与我们日常经验相悖的事实。以下是一些反常识的科学结论或事实，我会尽量用平实的语言，深入浅出地为你解析它们为何如此“奇特”。

1. 量子世界的“怪诞”：叠加与纠缠

我们日常接触的物体，要么在这里，要么在那里，状态是确定的。然而，在微观的量子世界，事情就变得无比诡异了。

叠加态（Superposition）： 一个量子粒子，比如电子，可以同时处于多种可能的状态。想象一下，一个硬币在旋转时，它既不是正面也不是反面，而是正面和反面的“叠加”。只有当你去“观察”它，也就是进行测量时，它才会随机地“坍缩”到其中一种确定的状态。爱因斯坦曾经戏称这是“幽灵般的超距作用”。这个概念颠覆了我们对物体存在的“非此即彼”的朴素认知。

量子纠缠（Entanglement）： 这是量子世界最令人费解的现象之一。当两个或多个粒子发生纠缠后，它们的状态会紧密地关联在一起，无论它们相隔多远。测量其中一个粒子的状态，会瞬间影响到另一个粒子的状态，仿佛它们之间有某种“心灵感应”。即使相隔宇宙之遥，这种关联依然存在。这违背了我们对信息传递速度不能超过光速的认知（注意：量子纠缠本身不能用来传递信息，但其关联性是瞬间的）。

为什么反常识？

我们的直觉建立在宏观世界的经验之上。宏观物体不会同时出现在两个地方，也不会隔着万水千山“心灵感应”。量子世界的规则对我们来说是完全陌生的，需要我们跳出日常思维模式去理解。

2. 时间的相对性：不是均匀流淌的河流

我们感觉时间是均匀地、线性的流逝，就像一条永不停歇的河流。但爱因斯坦的相对论告诉我们，事情远非如此。

时间膨胀（Time Dilation）： 速度越快，时间流逝得越慢。当一个物体接近光速时，它所经历的时间会比静止的观察者所经历的时间慢得多。这意味着，如果你乘坐一艘接近光速的飞船进行一次漫长的旅行，当你回来时，地球上的人们可能已经过去了非常长的时间，而你却只年轻了几岁。

引力时间膨胀（Gravitational Time Dilation）： 强引力场也会减慢时间的流逝。越靠近质量巨大的物体（如黑洞），时间流逝得越慢。

为什么反常识？

我们无法在日常生活中感受到这种效应，因为我们的速度远低于光速，所处的引力场变化也相对微弱。我们所体验到的“现在”是如此稳定，以至于我们很难想象时间可以有快慢之分，或者它会受到速度和引力的影响。

3. 宇宙的黑暗面：暗物质与暗能量

我们能看到的星星、星系、行星，这些构成宇宙中我们熟悉的“可见物质”只占宇宙总质量和能量的很小一部分，大约只有5%左右。而构成宇宙绝大部分的，是神秘的“暗物质”（约27%）和“暗能量”（约68%）。

暗物质（Dark Matter）： 它不会发光，也不会反射光，因此我们无法直接看到它。但我们可以通过它对可见物质产生的引力效应来推测它的存在。例如，星系旋转的速度远远超过了可见物质所能提供的引力，如果没有暗物质，星系早就应该被离心力撕裂了。

暗能量（Dark Energy）： 这是更令人费解的存在。科学家们发现，宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀。这种加速膨胀的动力就被归因于暗能量。它似乎是一种遍布整个空间的神秘力量，能够克服引力，推动宇宙加速扩张。

为什么反常识？

我们所感知和理解的物质世界，在我们看来是如此“充实”和“实在”，但科学却告诉我们，它只是冰山一角。宇宙的绝大部分是我们看不见、摸不着、也无法直接探测的“虚无”，这在直觉上是很难接受的。

4. 熵增定律：混乱是宇宙的终极趋势

热力学第二定律，也就是熵增定律，是物理学中一个非常基本的定律，它告诉我们，在一个孤立的系统中，总体的混乱程度（熵）只会增加，而不会减少。

不可逆性（Irreversibility）： 很多自然过程是不可逆的。比如，一杯热水会慢慢变凉，房间里的香气会扩散开来，但这些过程都不会自然地反过来发生——凉水不会自己变热，香气也不会自动聚集回瓶子里。

终极命运（Ultimate Fate）： 如果将这个定律推向宇宙的终极命运，很多人推测宇宙最终会走向“热寂”（Heat Death），即所有能量均匀分布，温度降至绝对零度，一切活动停止，宇宙进入一个绝对的、毫无生机的混乱状态。

为什么反常识？

我们倾向于认为事物可以恢复到原来的状态，或者存在一种“秩序”可以维持。熵增定律似乎预示着一种不可避免的衰败和走向混乱的趋势，这与我们追求秩序和永恒的心理有所冲突。

5. 统计学中的“随机”：大数定律与小数定律

在日常生活中，我们常常误解“随机”的含义。

大数定律（Law of Large Numbers）： 当我们进行大量的重复试验时，随机事件的平均结果会越来越接近其理论概率。比如，抛硬币，抛一百次可能出现60次正面，但这并不意味着正面概率是60%；但如果你抛一万次、十万次，正面的次数会非常接近总次数的一半。

小数定律（Gambler's Fallacy，赌徒谬误）： 这是人们对随机性最常见的误解。人们常常认为，如果连续出现某种结果，下一次出现反向结果的概率就会增加。例如，抛硬币如果连续出现三次正面，很多人会觉得第四次出现反面的可能性会“更大”，以“平衡”之前的次数。这是错误的。每次抛硬币都是一个独立的事件，概率永远是50%：50%。

为什么反常识？

我们的大脑倾向于在随机事件中寻找模式和因果关系，这使得我们容易落入“小数定律”的陷阱。我们直觉上认为，不平衡的事件“应该”会自我纠正，但统计学告诉我们，真正的“平衡”只会在足够大的样本量下才显现。

6. 意识的本质：一个未解之谜

尽管我们每个人都深刻地体验着自己的意识，但科学至今未能完全解释意识究竟是什么，它是如何产生的。

“难问题”（Hard Problem of Consciousness）： 科学家可以解释大脑中神经元的放电、化学物质的传递，这些是意识的“易问题”（easy problems），即大脑的物理和功能层面。但“难问题”在于，为什么这些物理过程会产生主观的、有感觉的体验（qualitative experience），比如看到红色的“红感”，或者感到疼痛的“痛感”。

达斯汀·霍夫曼的“盒子”： 演员达斯汀·霍夫曼在一次采访中提到，他曾经在剧组中，其他人无论说什么他都听不清，但当他被告知“你现在要扮演一个聋哑人”时，他立刻就能“听”到周围人的声音，并能准确分辨。这个经历暗示了，意识体验可能与我们的“角色”或“视角”有某种难以言说的联系。

为什么反常识？

我们以为意识是我们最了解、最直接体验的东西，但科学的深入探索却发现，它可能是宇宙中最神秘、最难以捉摸的现象之一。我们无法用物理定律来完全“量化”和“解释”主观体验，这挑战了我们对“理解”的界限。

这些例子只是冰山一角，科学的魅力就在于它不断地挑战我们的认知边界，揭示出这个世界远比我们直觉所能理解的更加复杂、更加奇妙。拥抱这些反常识的科学事实，能让我们对宇宙和生命有更深刻、更开放的认识。

网友意见

其实在某种程度上，做研究想发好论文，就需要反常识的结论。

这就是搞科研人口中的「有趣」。

如果你的研究结论是顺应常识、符合直觉，在发论文上可能会遇到阻力，更可能在开题、立项、申请项目时就被无情地毙掉了。

还会被冠上一句“拍脑袋”。

——

回到正题，举个例子：

比如男生的数理化就应该比女生好，是因为男女之间的差异导致的，是天生的。

但其实，很可能是因为刻板印象。

比如女生接受了「女性学不好数理化」刻板印象，便会把学习中的遇到困难归因于自己及所属群体的能力不足，并花费大量认知资源去压抑此刻板印象带来的消极想法，而认知资源是有限的，这就导致了更差学习的效果。

根深蒂固的观念，也可能被颠覆，以为不可能的东西，也可能是真的。

这些观念和东西，其实既非常识，亦非直觉。前者可能是偏见、执念或信仰，后者多半是轻慢、狭隘或武断。此外，违反直觉和反常识的事情，与科学事实或科学结论也没有什么逻辑关联，很多时候仅仅是直觉过于粗陋或常识未免单调。例如直觉告诉答主，写问题的人可能是一个迷恋知乎的少年，或初读科学史的青年，又可能是正在为幼儿园孩子科学启蒙而迷茫的父母，但事实上却是一个叫做科学辟谣的公号。显然在这个认知过程中，没有必要把科学事实与结论掺和进来。

我们知道并谨守许多别人未曾听闻的常识，我们从未听闻更多别人奉为习俗的常识。我们其实并不清楚自己拥有什么样的直觉，我们更加无法了解其他任何人的直觉表达。那么反直觉与反常识又会是些什么东东？

以上皆常识^[1]。

常识大致可定义为特定人类群体对某些自然现象、客观事实、主观感受或人类行为方式的共识（知晓）和确认（践行）。常识可以广为人知，可以妇孺皆知，亦无妨自以为是。

至于非人类视角的知识与描述，则可能与科学事实或科学结论亲近，比如猫狗看我们长什么样，水果被虫子咬有什么感觉。当然这些东西也可以是少数动植物学家们的常识，可以是科普视频与文本的噱头，也可以成为人类想象力的符号与童话。

一般而言，常识具有时代局限性、物理地域性和文化迁延性（这里不展开^[2]）；与之相伴的是，常识总是不断地演进并扩展（有时也会萎缩甚至消失）。例如太阳东升西落与地球自西向东自转现在都是常识，属于常识的演进；而获取常识的最基本途径——人类五种感知（下图）——同时也是科学存在与发展的基础，这个常识却被越来越多的人漠视了，某些地域尤其如此。

显然就全体人类而言，可以完全达成共识并世代相传的大众常识，除个别自然现象和人类基本生存策略之外，数量微乎其微。像科学、直觉、常识这些十分抽象的词汇，恐怕连一家老小都很难达成一致的解读。

例如何谓科学，何谓科学结论，何谓科学事实，都是人类讨论了两千多年的古老命题，至今并没有多少进境。我们只能确定（肯定或者否定）一些非常具体的有关自然与人类的事实和规律，可能来自科学尤其是现代科学，但它们很少能进入大众常识领域。因为很多大众常识完全不需要科学置喙，比如火热粥烫冰冷，比如冬天金属表面比木头表面凉，完全不会因为普及了燃烧温度、发热值、温度测量、比热容、导热系数等科学事实而影响人们对冷热温凉的趋避行为；换句话说，那些科学事实或结论永远也不会成为大众常识，而所有大众科普都应该是大众常识的有机组合，而不应该是科学事实与结论的逻辑拼贴。

再如直觉可能发生在同一直觉客体的存在、发生或者出现之前、之后以及过程之中^[3]，一般距常识（感觉与判断）很远或很近，距科学（观察与推理）不远也不近。然而，人类对几乎任何事物都很少拥有共同的直觉，甚至连父母子女都难得遇到几次直觉相同相近相似的体验，因为直觉是非常个人化的东西，这倒很早就是一个常识了。此外，违背直觉的常识或科学事实与符合直觉的常识或科学事实同样无可胜数，并因人而异，随处可证，无须举例。一个人了解的常识与科学越广越深，就越能体会直觉的美妙，不论是否违背常识或科学。

又如常识还有一个非常重要而浅见的属性即局域性。诸如民族、国家、年龄、行业、专业、职业、圈子、甚至更小范围的人类聚集体像学校、企业、团队、班级、家庭等等，都有各自广为认可的常识，而其中一些常识会在很长时间内传承固化而不为外人所知，它们显然可以是科学结论，比如前面提到的动植物感觉；更可以有系统化的科学事实，如绝大多数大学专业课程和通识课程；也可以仅仅是传统习俗，比如最近两天全世界有很多人只喝水不吃饭不工作甚至不睡觉，只是找个地方静静地默默忏悔^[4]。

所以，没必要拿常识或者直觉与科学较劲。因为科学每时每刻离不开常识，而常识很少去麻烦科学；因为直觉的对与错，强与弱，更不关科学什么事，倒是受常识与文化的影响大一些 ^[5] 。

当然，任何直觉、常识与科学都应该受到尊重。

以上仍皆常识^[6]。

@知乎科学

参考

1. ^ https://www.dictionary.com/browse/common-sense
2. ^ https://www.wikihow.com/Develop-Common-Sense
3. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Intuition
4. ^ Yom Kippur 2020：begins at sunset, September 27；ends at nightfall, September 28
5. ^ 这里有跑题的苗头，打住。
6. ^ https://www.commonsense.org/

我们平时经常会听到这样的说法: 女生适合学文科，男生适合学理科。我们平时大多见到的也是平均来说，男生理科更好而女生文科更好。

但是，社会心理学研究证明，其实性别对于适合文科还是理科是无关的: 男生和女生应该在学习无论文科还是理科都是一样的。但是，这种社会的刻板印象会导致男生偏向理科而女生偏向文科。

所以，忘掉这种刻板印象的说法吧，积极鼓励每一个孩子！

有个乍看起来很反常识的结论：即，有时向网络中添加额外的路径，实际上会减慢该网络的整体流动速度；相反，关闭道路反而可以帮助减少交通流动时间——而这便是布雷斯悖论的全部内容。

布雷斯悖论（Braess's paradox），是1968年由德国数学家迪特里希·布雷斯提出的一个悖论，它是指，在一个交通网络上增加一条路段，反而会使得网络上的通行时间增加^[1]。

因而，理论上，在一些情况下，去除网络的一部分可能可以改善网络，而现有主要道路关闭后交通反而会得已改善。

这种出力不讨好，且与人们直观感受相背的现象，主要源于：纳什均衡并不一定使社会最优化。

悖论的叙述如下：

对于路网中的每一点，给定从该点出发的车辆数量和车辆的目的地。在这些条件下，人们希望预估交通流的分布。一条街道是否优于另一条，不仅取决于道路品质，还取决于车流密度。
如果每个司机都选择看起来对他们最优的道路，由此产生的交通时间未必是最小的。以下例子能够表明这点：道路网络的扩展可能导致交通重新分配，导致个人交通时间变长。

因而，这一附加路段，不但没有减少交通延滞，反而降低了整个交通网络的服务水准。（此时，城市天际线玩家含泪路过

目前，这个悖论已被用来解释现有主要道路关闭时交通流量改善的例子^[2]。此外，也有相关的文章在研究这方面的内容^[3]，不仅仅局限于交通，还有电力^[4]、半导体上、路由^[5]、以及生物学方面，都有类似的现象值得研究^[6]。

这个发现，初看是很反直觉的，即向网络添加额外的路径实际上却减慢了网络的整体流动速度，例如：修建一条连接现有道路的新道路会导致时间变长；或者相反，关闭道路反而可以帮助减少交通流通时间。

举个例子来看看这背后的数学原理，现在假设某条路段的起点和终点间有两条道路：

考虑如上图所示的道路网络，现有4000名司机希望在该道路网络上从起点行驶到终点。

然而，这些路线所花费的时间并不是相同的：任何一段旅程所花费的时间是由这条路线的长度、道路的条件以及在这条路线上行驶的汽车数量等因素决定的^[7]。

假设Start-A 道路上的行驶时间（以分钟为单位）是出行人数 (n) 除以 100，Start-B 上是恒定的 45 分钟（另一侧则对调相反）。

那么，行驶 Start-A-End 路线的人数为 时，行驶的时间 将是 ，驾驶 Start-B-End 路线的人数为 时，所需时间 将是 。由于有4000名司机，事实上 可以用来推导出这样一个事实：即 时，系统处于平衡状态时。

因此，每条路线采取 分钟时达到纳什均衡，即平衡状态。如果任一路线花费的时间更少，这将不是纳什均衡，于是，理性的司机会从较长的路线切换到较短的路线，来使得系统恢复至平衡状态。

到目前为止，一切都还显得很正常。

现在，假设城市决定在最高点和最低点之间修建一条新的超高速公路，沿着这条高速公路行驶只需10分钟。

最初，当第一位司机开始尝试时，会发现自己所需时间是 分钟，比起上面的65分钟来说，节省了将近 15 分钟。

那么，新的平衡是什么呢？

此时此刻，每个人都有三种选择，所需时间分别如下：

此外，我们还知道：

达到纳什均衡时，三者通行时常要相等，联立求解可以得到：

这时：

在布雷斯悖论的情景下，尽管整体性能下降，但司机仍会继续切换路线，直至达到纳什均衡。

此时，可以看到，新的均衡状态下，新增加的道路对于整体的平均通行时长起到了负面的作用，比之前均衡模式下的65min要足足高出15min。背后的想法是，纳什均衡的达成，可能不等同于通过网络的最佳整体流量^[8]。

这就是原因所在，即纳什均衡可能并不意味着通过网络的整体流量最佳。初看还是比较“反常识”或者“反直觉”的，不知道各位有无同样的感受？

参考

1. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Braess%27s_paradox
2. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Traffic_flow
3. ^ https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/
4. ^ https://www.rdworldonline.com/study-solar-and-wind-energy-may-stabilize-the-power-grid/
5. ^ http://theory.stanford.edu/~tim/papers/
6. ^ https://pubsonline.informs.org/doi/abs/10.1287/trsc.17.3.301
7. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%83%E9%9B%B7%E6%96%AF%E6%82%96%E8%AE%BA
8. ^ https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378475413000025?via%3Dihub

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