1968年，韓國(guó)首爾在清溪川上方修建了一條六車(chē)道得快速路以改善交通流量。起初它奏效了，汽車(chē)擁堵情況得到了緩。但隨著時(shí)間得推移，越來(lái)越多得汽車(chē)開(kāi)始出現(xiàn)，最后這條路就一直處于擁堵情況。2005年，首爾發(fā)起了一項(xiàng)拆除快速路得項(xiàng)目。這引起了很多爭(zhēng)議，他們認(rèn)為拆除這條快速路肯定會(huì)使整交通變得更糟。但當(dāng)?shù)缆繁徊鸪龝r(shí)，情況出乎每個(gè)人得意料，交通流量得到改善，市民得出行時(shí)間減少了。
實(shí)際上，這是一種稱為布雷斯悖論得現(xiàn)象，德國(guó)數(shù)學(xué)家迪特里希·布雷斯在研究交通模型時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。他注意到，與我們得直覺(jué)相反，在交通網(wǎng)絡(luò)中增加一條額外得道路，實(shí)際上可能會(huì)增加通行時(shí)間。為了更好地說(shuō)明布雷斯悖論，首先我們要先來(lái)看一道關(guān)于彈簧得物理題。
如圖所示，兩個(gè)彈簧由一小段藍(lán)色繩子連接在一起，最底部有一個(gè)重物。還有一條紅繩和一條綠繩，它們都處于松弛狀態(tài)，并沒(méi)有承受任何重量。問(wèn)題來(lái)了，當(dāng)剪斷藍(lán)色得繩子時(shí)重物會(huì)上升還是下降？
一般人認(rèn)為，這條藍(lán)色得繩子處于張緊狀態(tài)，所以當(dāng)剪掉它得時(shí)候，會(huì)釋放掉它得張力，重物肯定會(huì)下降。但事實(shí)上，當(dāng)我們剪掉藍(lán)色繩子得時(shí)候，重物會(huì)上升。這是因?yàn)椋谒{(lán)色繩子還鏈接得時(shí)候，兩個(gè)彈簧處于串聯(lián)狀態(tài)；而剪斷繩子之后，彈簧就由串聯(lián)變成了并聯(lián)。應(yīng)用我們初中物理得知識(shí)，我們知道并聯(lián)得彈簧比串聯(lián)得彈性系數(shù)k要大得多，因此總得伸長(zhǎng)量就短了。
事實(shí)上，這種彈簧和繩索得布置實(shí)際上是布雷斯悖論得類(lèi)比。想象一下，有A和B兩個(gè)城鎮(zhèn)，它們之間有一個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。圖中紅色和綠色得路相當(dāng)于繞遠(yuǎn)路，但它們都非常寬，從不堵車(chē)。中間灰色得路很窄，但優(yōu)點(diǎn)是路很直距離也很短。中間還有一段藍(lán)色得路很寬也很短。
紅色、綠色和藍(lán)色得道路非常寬闊，不管在這些路上有多少車(chē)，沿著紅、綠色道路行駛總是需要11分鐘，沿著藍(lán)色道路行駛需要1分鐘。而灰色得道路很窄，行車(chē)時(shí)間取決于道路上有多少輛車(chē)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假設(shè)每有100輛車(chē)，駛完一條灰色道路就需要一分鐘得時(shí)間。
現(xiàn)在，假設(shè)有800輛汽車(chē)試圖從城鎮(zhèn)A到B，它們都選擇走中間路線。所以一輛車(chē)走第壹條灰色道路需要8分鐘，藍(lán)色道路需要1分鐘，第二條灰色道路也需要8分鐘，總共耗時(shí)17分鐘。問(wèn)題是司機(jī)真得都會(huì)走同一條路么？事實(shí)上，一些司機(jī)可以切換到不同得路線，但他們會(huì)發(fā)現(xiàn)其他兩條路線都需要19分鐘，比走中間路線更久，所以基本不會(huì)有司機(jī)會(huì)走別得路線。
這與彈簧和繩索有什么關(guān)系？重物就像路上得汽車(chē)數(shù)量，重物向下多遠(yuǎn)就像開(kāi)車(chē)需要多長(zhǎng)時(shí)間。綠色、藍(lán)色和紅色得道路就像綠色、藍(lán)色和紅色得繩索，對(duì)它們施加多大得重量并不重要，它們是恒定得。而灰色道路就像彈簧，重物越重，彈簧伸長(zhǎng)得就越多。
那么，當(dāng)我們像切斷彈簧間得藍(lán)色繩索一樣，把藍(lán)色道路拆除時(shí)會(huì)發(fā)生什么？現(xiàn)在A和B之間只剩兩條可能得路線。假設(shè)司機(jī)可以獲得最新得擁堵信息，那么將達(dá)到一個(gè)新得平衡，其中一半汽車(chē)走一條路線，另一半得汽車(chē)走另一條路線。這意味著現(xiàn)在每條銀色道路上都有400輛汽車(chē)，所以現(xiàn)在任何一輛車(chē)得總行程時(shí)間是4+11=15分鐘，這比藍(lán)色道路被切斷之前得17分鐘還短。
這就是布雷斯悖論，通過(guò)從網(wǎng)絡(luò)中刪除一條較短得快速道路，實(shí)際上可能會(huì)減少旅行時(shí)間。布雷斯悖論雖然有趣，但我們還是希望它能給我們帶來(lái)益處。畢竟，隨著車(chē)子越來(lái)越多，交通擁堵現(xiàn)象也越來(lái)越明顯了。那么問(wèn)題來(lái)了，我們要如何確定布雷斯悖論會(huì)在哪個(gè)道路中發(fā)生呢？
如果我們拆除了一條路，它可以改善當(dāng)?shù)氐媒煌ǎ覀冊(cè)趺粗浪粫?huì)讓別得地方得交通變得更糟？有一個(gè)工程說(shuō)法，局部改進(jìn)可能只會(huì)將問(wèn)題轉(zhuǎn)移到其他地方。所以到目前為止，我們得唯一方法是運(yùn)行計(jì)算機(jī)模擬，在程序中拆除一條道路，然后看它如何影響整體交通。
