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只是挪了位置,两边却都提高了:威尔·罗杰斯现象(Will Rogers Phenomenon)

20世纪30年代,美国中南部饱受猛烈沙尘暴和干旱之苦。庄稼歉收的俄克拉何马人收拾行李,向西前往加利福尼亚,他们被称为“俄克佬(Okie)”。关于这一时期,流传着一个据说出自俄克拉何马出身的喜剧演员威尔·罗杰斯的笑话:俄克佬离开俄克拉何马去了加利福尼亚,结果两个州的平均智力都提高了。

没有一个人变得更聪明,两边的平均值却一起上升,这话乍听像是文字游戏。可是认真算一算就会发现,这个笑话确实成立。像这样仅仅把一个群体的一部分移到另一个群体,两个群体的平均值就都上升的现象,称为“威尔·罗杰斯现象(Will Rogers Phenomenon)”。

本文将依次介绍威尔·罗杰斯现象这一名称的由来与基本原理、用数字推演的例子、医学统计中出现的癌症分期迁移案例,以及如何不被这种错觉所骗。


只是挪动却升高的平均值:威尔·罗杰斯现象

威尔·罗杰斯现象的假设数字示例。A组为1、2、3、4,平均2.5;B组为5、6、7、8、9,平均7。把5从B移到A后,A的平均变为3,B的平均变为7.5,两者都上升,但全部9个数的总和45与总平均5保持不变。
这是一个不改变数字本身、只把一个5从B移到A的假设算术示例。各组平均值上升并不意味着个别数值有所提高。出处:Feinstein 等, The Will Rogers Phenomenon, NEJM (1985)。

名称的由来与基本原理

20世纪30年代美国大平原一条尘土飞扬的乡间小路上,一家人把家当装上旧卡车准备离开

笑话里的逻辑是这样的:离开的人在俄克拉何马属于略低于平均水平的一群,到了加利福尼亚却高于当地平均水平。这样一来,俄克拉何马因为拉低平均值的人离开而平均值上升,加利福尼亚则因为拉高平均值的人到来而平均值上升。

不过,这句话是否真的出自威尔·罗杰斯之口并不清楚。它是在他去世几十年后才被说成是他的话,而只换了地点和人物的类似笑话在那之前就已经流传开来。

这一现象的发生需要一个条件:迁移者的数值要低于其离开的群体的平均值,同时高于其加入的群体的平均值。只要满足这个条件,这个人并不需要是群体中的最后一名或第一名。


用数字推演一下

明亮的木桌上有两堆高度不同的木块,一只手正把一块中等高度的木块从较高的一堆移到较矮的一堆

我们用两组简单的数字来验证一下。A组是1、2、3、4,B组是5、6、7、8、9。

(1) 移动之前
A组的平均值是2.5,B组的平均值是7。全部九个数字的平均值是5。

(2) 移动一个数字
把B组中最小的5移到A组。5小于B组的平均值7,又大于A组的平均值2.5。

(3) 移动之后
A组变成1、2、3、4、5,平均值升到3;B组变成6、7、8、9,平均值升到7.5。然而总平均值仍然是5。

还有差距更极端的情况。在由1、2组成的一组和由99、10,000、20,000组成的一组中,把99移到前一组,前一组的平均值就从1.5升到34,后一组的平均值也从约10,033一下子跃升到15,000。

看起来两组都变好了,但数字本身一个也没有变。总平均值是各组平均值按人数加权合并的结果,所以保持不变,移动的只是分界线而已。


癌症分期迁移:统计制造出的生存率

安静的医院阅片室里,一位穿白大褂的医生正在查看显示在阅片灯箱和显示器上的胸部影像

这个笑话后来作为一个严肃的问题重新出现在医学统计中。1985年,美国耶鲁大学的阿尔文·范斯坦(Alvan Feinstein)研究团队在一篇比较肺癌患者生存率的论文中,用威尔·罗杰斯的名字为这一现象命名。据说起因是一位朋友把这个笑话当作威尔·罗杰斯的话讲给了他听。

研究团队将同一批医院在1953~1964年接受治疗的患者与1977年首次接受治疗的患者进行比较,发现后者在三个主要分期中的6个月生存率都更高。这一结果让人觉得治疗取得了巨大进步。然而,后一批患者接受了在此期间新引入的多种影像检查,许多人被发现了过去看不到的微小转移,因而被重新归入更晚的分期。

被移过去的患者在原来的分期里属于病情较重的一方,在新的分期里却属于病情较轻的一方。结果,两个分期的生存率看起来都提高了。这被称为分期迁移(Stage Migration),它说明即使治疗没有改进,仅仅诊断方法的改变也能让成绩显得更好。事实上,当研究团队改用与检查技术无关的症状标准重新分组时,两个时期患者的生存率相差无几。

其他疾病中也报告过类似情况。2008年发表的一项研究指出,随着利用磁共振成像(MRI)的新诊断标准投入使用,多发性硬化症中也可能出现同样的现象。检查越灵敏,症状轻微的人也越会被归为患者,患者群体的病程就可能显得比实际更好。


不被错觉所骗的方法

窗边的木书桌前,一个人把笔记本和铅笔放在一旁,比较分装在两个盒子里的几叠彩色纸卡

威尔·罗杰斯现象不仅出现在医院,在学校、公司、地区统计等凡是把人分成等级或群体的地方都可能发生。仅仅改变分班或调整等级标准,就可能让所有班级、所有等级的平均值看起来都上升了。要避免这种错觉,养成检查以下几点的习惯会有所帮助。

  • 总平均值(Overall Average):不要只看各组的平均值,还要一并确认全部合计的平均值是否真的发生了变化。
  • 分类标准(Classification Criteria):检查所比较的两个时期或两个机构是否按同一标准划分群体。
  • 迁移的成员(Migrated Members):把谁从哪个群体移到了哪个群体单独拿出来,分析其影响。

平均值是一眼就能看清群体概况的便利数字,但分界线画在哪里,它就可能呈现出截然不同的面貌。面对“大家都变好了”的数字时,先问一问谁移到了哪里,这正是拨开数字错觉的统计思维的第一步。