學霸爸媽的困惑 · Regression to the mean

孩子為什麼
不如我會唸書?

研究數據告訴你:即使父母兩人的智商都是 130(人口前 2%),孩子的智商達到 130 或更高的機率——

19% 而已。
這樣的父母每生五個孩子,大約只有一個會跟自己一樣站在資優線上。

以成年期遺傳率 h² = 0.6 計算,精確值 18.8%。下方計算器可以自己改參數驗證——而且測量的年齡會改變答案:9 歲測只有 11%,17 歲測是 22%(遺傳率隨年齡上升,Haworth et al. 2010)。

行為遺傳學有一個穩定到近乎無聊的結論:遺傳搬動的是分布的中心點,幾乎沒有縮小分布的寬度。所以聰明的父母確實會把孩子的平均值往上推,但孩子彼此之間的落差,跟隨機兩個人之間的落差差不了多少。下面這條曲線就是在算這件事。

130
人口前 2.3%
130
人口前 2.3%
快速代入
遺傳率 h²(Haworth et al. 2010 的實測值:隨年齡上升)
子女 IQ 期望值 118 比父母平均回落 12 分
低於 100(中等以下) 9% 機率
低於 115(稱不上資優) 41% 機率
達到 130 以上 19% 機率
子女 IQ 的預測分布
這對父母的子女 一般人口(平均 100,SD 15)
兩條常態分布曲線的比較:一般人口的分布,以及依父母 IQ 與遺傳率推算出的子女 IQ 分布。各區間的確切機率列於下方表格。

按一下,從上面這條曲線隨機抽四個孩子出來——這才是「機率」實際的樣子。

Probability by band

各區間的落點機率

同一組數字的表格版本。區間依序由低到高,長條的長度就是機率。

How to read it

看這張圖之前,先知道七件事

這些不是免責聲明,是真的會改變你怎麼解讀結果的東西。

迴歸到平均不是懲罰

任何極端值都同時含有「稀有的基因組合」和「剛好對的環境與運氣」。減數分裂會把好的組合拆散,運氣不遺傳——所以往中間回落是統計上的必然,不是誰做錯了什麼。

手足之間會差很多

同一對父母的兩個孩子,實測 IQ 差距平均約 12 分,跟隨機兩個陌生人的差距(約 17 分)沒差多少。一個資優、一個普通,是常態而不是意外。

「測到 130」不等於「真的 130」

IQ 測驗再測信度約 0.9。單次測到的高分本身就含有運氣成分,而運氣不會遺傳。所以真實的回落幅度會比這裡算的再大一點。

小學測的分數還沒定案

遺傳率會隨年齡上升:9 歲時 41%、12 歲 55%、17 歲 66%(Haworth et al. 2010,11,000 對雙胞胎、四個國家)。小學階段的高分有相當比例來自家庭環境與早期刺激,青春期後才會往真正的遺傳值靠攏。把上面的 h² 按鈕切到「9 歲」看看差多少。

基因也透過父母打造的環境作用

冰島 deCODE 研究比對了父母沒有遺傳給孩子的那一半基因,發現它們對孩子的學業成就仍有影響,強度是遺傳下去那部分的 29.9%(Kong et al. 2018)。也就是說,父母的基因有一部分是靠「他們營造出什麼樣的家」在起作用——而那一部分,是可以刻意經營的。

左邊的尾巴其實更胖一點

這個模型假設純粹的多基因常態分布。真實族群還有 de novo 突變、圍產期事件等病理因素,會在低分端多製造約 1–2% 的個案——這條曲線沒有把它們算進去。

這是族群機率,不是命運

算出來的是「一千對這樣的父母,孩子會怎麼分布」。對你家那一個孩子而言,他就是他,落在哪裡都已經發生了。這張圖能校正的是期待,不是預測個人。

The model

公式與資料來源

計算用的是量化遺傳學裡的標準親代—子代迴歸模型(隨機交配假設下):

子女期望值 E = 100 + h² × (父母平均 IQ − 100)
條件標準差 SD = 15 × √(1 − h⁴ / 2)

第二行才是重點:h² 取 0.6 時 SD ≈ 13.6,跟一般人口的 15 幾乎一樣。遺傳率決定曲線往右移多少,卻幾乎不讓曲線變窄。

以下是參數的來源,依年代分成兩組。每一筆都列出執行的學術單位、資料來自哪個官方機構、實際樣本數,以及這頁到底用了它的哪個數字——包括其中一筆不能拿來當遺傳率證據的說明。

2000 年後的研究本頁參數的實際依據

遺傳率隨年齡上升的跨國雙胞胎研究

Haworth, C. M. A., Wright, M. J., Luciano, M., et al. (2010). The heritability of general cognitive ability increases linearly from childhood to young adulthood. Molecular Psychiatry, 15, 1112–1120.

執行單位
King's College London、University of Edinburgh、QIMR(澳洲)、University of Minnesota 等機構的跨國合作
規模
四個國家、六項研究、約 11,000 對雙胞胎
關鍵數字
一般認知能力的遺傳率:9 歲 41%12 歲 55%17 歲 66%,呈線性上升
本頁用途
計算器上四個 h² 按鈕的直接依據。這也推翻了「愈長大環境影響愈大」的直覺——實際上剛好相反

史上最大規模的雙胞胎統合分析

Polderman, T. J. C., Benyamin, B., de Leeuw, C. A., et al. (2015). Meta-analysis of the heritability of human traits based on fifty years of twin studies. Nature Genetics, 47(7), 702–709.

執行單位
Vrije Universiteit Amsterdam(阿姆斯特丹自由大學)主導;QIMR Berghofer 等合作
規模
2,748 篇論文、17,804 項人類特質、14,558,903 對雙胞胎(1958–2012 五十年文獻)
關鍵數字
全體特質平均遺傳率 49%。認知領域:同卵相關 0.73(288,867 對)、異卵 0.40(304,720 對)
本頁用途
由上述雙胞胎相關以 Falconer 公式推算,認知領域 h² ≈ 0.65、共享環境 c² ≈ 0.08——支持本頁預設值 0.6

這個 0.65 是我們自己換算的。原論文列的是同卵/異卵雙胞胎的相關係數,h² = 2 ×(同卵 − 異卵)是行為遺傳學的標準公式,但推算過程是本頁做的,不是論文的原話。另外這個數字混合了各年齡層(雙胞胎研究以兒童居多),所以不能當成純粹的「成年遺傳率」。

「基因的教養效果」:沒遺傳下去的基因也在起作用

Kong, A., Thorleifsson, G., Frigge, M. L., et al. (2018). The nature of nurture: Effects of parental genotypes. Science, 359(6374), 424–428.

執行單位
deCODE genetics(冰島雷克雅維克);與 University of Oxford Big Data Institute 等合作
規模
21,637 名至少有一位父母完成基因定序的冰島人
關鍵數字
父母沒有遺傳給孩子的那些基因變異,對孩子學業成就的影響強度是遺傳下去那部分的 29.9%(P = 1.6 × 10⁻¹⁴)
本頁用途
說明「基因」與「環境」不是兩個獨立的東西——父母的基因有一部分是透過他們營造的家庭環境在影響孩子

瑞典徵兵測驗 + 戶籍連結

Grönqvist, E., Öckert, B., & Vlachos, J. (2017). The intergenerational transmission of cognitive and noncognitive abilities. Journal of Human Resources, 52(4), 887–918.(工作論文版:IFAU Working Paper 2010:12)

學術單位
IFAU — Institute for Labour Market Policy Evaluation(附屬 Uppsala University 經濟系);Vlachos 為 Stockholm University 經濟系
官方單位
徵兵測驗紀錄:Krigsarkivet 瑞典軍事檔案館Pliktverket 國家兵役署(今 Totalförsvarets plikt- och prövningsverk 瑞典國防兵役與甄選署)/親子連結:SCB 瑞典統計局
規模
1950–1987 年出生的 37 個男性世代全人口徵兵資料;主要迴歸樣本 逾 50,000 名兒子(需有叔伯作為工具變數而限縮)。徵兵登錄母體 SMCR 1969–2018 約 200 萬人
關鍵數字
父子認知能力相關 未校正 0.35校正測量誤差後 0.48;兄弟間相關 0.45

這是父子資料。瑞典徵兵只徵男性,所以母親的能力是用她兄弟(也就是孩子的舅舅)的徵兵成績反推出來的。嚴格講,這頁模型裡「父母平均」的母親端,實證支撐比父親端弱。不過該研究用推估值比較後發現:母子的認知能力相關甚至略高於父子——所以低估母親這一側,恐怕才是真正的偏誤方向。

用 DNA 直接預測:目前的天花板在哪裡

Okbay, A., Wu, Y., Wang, N., et al. (2022). Polygenic prediction of educational attainment within and between families from genome-wide association analyses in 3 million individuals. Nature Genetics, 54, 437–449.

執行單位
SSGAC 社會科學遺傳學聯盟(Social Science Genetic Association Consortium),Vrije Universiteit Amsterdam 主導
規模
300 萬人的全基因組關聯分析,找出 3,952 個獨立顯著位點
關鍵數字
目前最強的多基因指標(PGI)只能解釋學業成就變異的 12–16%;而且控制父母的 PGI 之後,只剩約一半是真正的直接遺傳效果
本頁用途
校正期待值:即使動用 300 萬人的基因體資料,能預測的部分仍然很有限

這是「學業成就」不是 IQ。兩者高度相關但不等同——學業成就同時混進了家庭、學校、動機與運氣。這也正是為什麼它的可預測性只有 12–16%。

挪威徵兵登錄

Bratsberg, B., & Rogeberg, O. (2018). Flynn effect and its reversal are both environmentally caused. PNAS, 115(26), 6674–6678.

學術單位
Ragnar Frisch Centre for Economic Research(奧斯陸)
官方單位
挪威國防軍(Norwegian Armed Forces)徵兵測驗,連結挪威行政登錄資料
規模
1962–1991 年出生的 73 萬餘名男性
關鍵數字
分數在 1975 年出生世代達到高峰,之後每年約下降 0.2 分;這個升與降在同一個家庭的兄弟之間也看得到

這篇不能拿來當遺傳率的證據。它證明的是世代平均分數的變動出自環境,而不是親子遺傳係數。列在這裡是因為它說明了一件事:IQ 常模會隨世代漂移,所以「跨世代直接比分數」本身就要小心。

經典基準年代久遠,但仍是這個領域的地基

家族智力相關的統合分析

Bouchard, T. J., Jr., & McGue, M. (1981). Familial studies of intelligence: A review. Science, 212(4498), 1055–1059.

執行單位
University of Minnesota 心理系
規模
111 篇研究、526 組家族相關係數、113,942 對配對
關鍵數字
單親—子女 r = .42(8,433 對)/雙親平均—子女 r = .50(992 對)/同胞 .47(26,413 對)/同卵雙生同養 .86、分養 .72/異卵 .60/領養親—子女 .19(1,397 對)
本頁用途
「雙親平均—子女 r = .50」是本頁迴歸模型的形狀依據。但 h² 的取值已改用 2010 年的 Haworth 研究——這筆現在是佐證,不是主要依據

1981 年的資料要小心兩件事:當時的樣本以歐美白人中產家庭為主;而且它把各年齡混在一起算,看不出遺傳率會隨年齡上升。這正是 2010 年之後的研究補上的部分。

Terman 資優追蹤(最貼近本頁的問題)

Terman, L. M. (1925). Mental and physical traits of a thousand gifted children(Genetic Studies of Genius, Vol. I). Stanford University Press.

Burks, B. S., Jensen, D. W., & Terman, L. M. (1930). The promise of youth(Vol. III). Stanford University Press.

Terman, L. M., & Oden, M. H. (1947). The gifted child grows up: Twenty-five years' follow-up of a superior group(Vol. IV). Stanford University Press.

Terman, L. M., & Oden, M. H. (1959). The gifted group at mid-life: Thirty-five years' follow-up of a superior group(Vol. V). Stanford University Press.

執行單位
Stanford University 心理系;全套由 Stanford University Press 出版
規模
1,528 名加州學童(856 男/672 女),入選門檻 IQ ≥ 135,樣本平均 IQ 151
關鍵數字
受試者的子女平均 IQ 127.7(Vol. IV, 1947);1939–40 與 1951–52 兩次以 Stanford-Binet 複測後為 132.7(Vol. V, 1959)。另:130 名手足平均 IQ 123(Vol. III, 1930)

值得一提:Terman 與 Oden 自己就把這個落差歸因於高爾頓的親子迴歸律——「一個人只有一半的遺傳來自父母,另一半來自更遠的祖先。這個迴歸幅度跟身高特別高的父母生下的子女差不多。」(1947, p. 236)

蘇格蘭心智普查 1932 / 1947

Scottish Council for Research in Education (1933, 1949). The Scottish Mental Surveys. 追蹤研究:Deary, I. J., Whalley, L. J., & Starr, J. M. (2009). A lifetime of intelligence: Follow-up studies of the Scottish Mental Surveys of 1932 and 1947. American Psychological Association.

執行單位
Scottish Council for Research in Education (SCRE) 蘇格蘭教育研究委員會;後續追蹤由 University of Edinburgh 的 Lothian Birth Cohorts 1921/1936 進行
規模
1932/6/1 測 1921 年出生的全蘇格蘭在學兒童 87,498 人(約全體 95%);1947/6/4 測 1936 年出生 70,805 人;兩次同一份 Moray House Test No. 12
本頁用途
迄今唯一測過完整出生世代的全國普查,作為「IQ 常態分布」本身的基準