為什麼「奶油蛋糕掉在地上的時候，有奶油的一面總會朝下」？
非對稱物體落地時，不同表面著陸的概率並不是一個trivial的問題。我們現在沒有一個合適的理論解決這個問題（有一些文章提出過一些理論，但都與實驗不符）。我們只知道實驗中觀察到即使只有些微的不對稱性，概率分布也會變化得很厲害。(這個變化厲害是指，像足球這種的多面體色子，兩類表面的總面積可能僅相差10%，卻導致較大的那一類表面著陸的概率可能有90%之多。我只是說數量級概念，這裡的數字並不定量準確。)
而且需要注意的是這不是一個平衡態統計問題，物體下落與地面碰撞時的能量耗散是一個關鍵。
為此實驗室有一位老師做了一堆自動擲色子的機器以及各種奇形怪狀的色子來研究這個問題……但還沒有什麼結論……還有個黃油貓定律呢。。。
我看到這個問題都是單面塗有黃油的麵包，怎麼變成奶油蛋糕了？
這是一個具有超過180年歷史的古老問題。對這個問題的解釋往往是悲觀主義或墨菲定律，然而，人們卻清晰的觀察到有黃油的一面落地的概率遠遠大於另一面，這就讓人不能輕易地接受這一解釋。在曼徹斯特城市大學的一次試驗中，100片麵包從0.76米高的桌面落下。其中81%是有黃油的一面落地。
其實，哪一面落地是可以分析的。以塗有黃油的麵包為例，它從桌面或手中滑落的時候，有黃油的一面是朝上的。
從上圖可以看出，麵包離開桌面的同時開始旋轉。當麵包下落到圖5狀態以後，有黃油的一面是朝下的。如果它在這種狀態下落地，毫無疑問會讓今天的早餐一悲劇收場。但是，如果它在圖4狀態下落地，黃油無疑就保住了。如果桌子比較高，讓麵包能夠在下落過程中旋轉超過270度，我們仍然能夠避免悲劇的發生。
所以，有黃油的一面是否落地，和桌子的高度有很大關係。
當然，對於麵包這樣密度較小，表面積較大的，並且不斷旋轉的物體，它的下落過程受空氣阻力影響很大。而且，觸發下落的初始條件也不盡相同。所以要精確計算它的下落過程是不可能的。我們只能通過試驗來獲取一些大致的數據。
從上面的分析我們可以看出，要避免黃油麵落地，我們必須改變桌子的高度。據說，要讓麵包能夠旋轉360度，你的桌子必須達到3米高。不過我們不需要轉那麼多，270度應該就夠了。我估計，你應該坐在至少2米高的桌子邊上吃早餐。看到這個問題，突然想到在水井中打水，兩者有類似現象。
某次到農村遊玩並住宿。住宿的地方沒有自來水，院子里有一口井，用水都要自己去打水。
我來到井邊，用井邊常備的水桶打水。近十次試著打水，每次都打不上水來，幾乎都是水桶底部著水，或者側邊著水，只能打很少的一點水。
仔細觀察了一下，水桶下落時拖著繩子，即使把桶口朝下，它也會在下落過程中自動翻轉，最後桶底著水。
可氣的是，旁邊一位戴著紅領巾的小女生，看我打不上水，就過來打了滿滿一桶水，然後倒掉，走到一旁蹲下看我熱鬧，真是可氣！
後來我琢磨出門道了：要把繩子塞在桶里，桶口朝下，這樣就能打上滿滿一桶水。但水裡因為有繩子泡著，很臟。於是我又琢磨著把繩子纏住桶邊，桶口朝下約60度，這樣就能打出滿滿一桶乾淨的水了。
過來了一位大嬸，她打了幾次也打不上水，我手把手教她，儼然已經成為專家。大嬸對我讚許了一番，自己也十分得意，笑！
這個例子與黃油麵包落地有幾分類似。雖然一個是打水，一個是麵包，但道理是一樣的：物體在下落過程中會旋轉，並且輕的一面會朝上，重的一面會朝下。最後，根據下落高度，會出現一個準近似的形態著地或者著水。
記得某次到客戶處搞技改，技改是在包裝流水線上進行的。
流水線上不斷有物體落下，然後用機械手把物體裝入包裝盒中。可物體下落的姿態總是不對，與包裝所需要的位置總有一個角度。後來我們也用類似黃油麵包落地的道理，讓物體下落距離略加提升，同時機械手旋轉一個合適的角度來握取，這樣就解決了物體的姿態問題。
可見，這個黃油麵包落地的道理在日常生活和技術創新中還是很有啟發性的。
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看到若干評論。剛好有點時間，說明一下。
我在井邊琢磨出兩種打水方式：
第一種，把水桶直接仍在水裡，然後抖動繩索，使得水桶翻轉打水；
第二種，把水桶反扣到水裡直接打水，也即一次性打水，無需抖動繩索。
評論者指出的方法都是第一種，本文指出的方法是第二種。第二種方法與黃油麵包相關，而第一種方法則與黃油麵包無關。
這不早就有結論的問題了嗎，我起碼20年前應該就讀過講這個的文章，實際上跟兩面密度不均勻關係不大，你用兩面對稱的麵包或者其他的什麼東西都可以，空氣阻力不能太大，最好也不要用落地會彈起來的東西否則不好觀察。
原理就是物體從桌邊緣掉落的時候會產生一個旋轉，所以落地的時候剛好翻了個面。表面上看剛好翻轉半圈是個巧合，但是實際上麵包片下落是勻加速，而旋轉幾乎是勻速，這導致轉第二個半圈的時間內，下落距離要遠遠超過上一個半圈，因此其實在相當大的範圍內都是正面著地的結果。
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補充下，剛剛用空盒子做了個小實驗，實際上從桌子上掉下來自然幾乎每次都是反面朝上，甚至從椅子的高度（桌子高度的一半）落下就已經是反面朝上了；從一人多高（2米以上）的櫃頂上落下也仍然是反面朝上。原因就在於0.5m高度落下與2m高度落下消耗時間只有2倍的差距，遠遠不足以讓落下物體整整多轉半圈。
Dzhanibekov效應？
相對於各種用悲觀主義或是墨菲定律來簡單解釋這一現象的回答， @Mandelbrot 的回答（為什麼[奶油蛋糕掉在地上的時候，有奶油的一面總會朝下]？ - Mandelbrot 的回答 - 知乎）無疑是最正確的。總結起來，原因就是麵包在落地的過程中剛好轉動了半圈左右。
而為什麼麵包會剛好轉動半圈左右？因為我們所使用的桌子高度剛好讓麵包在落地前來得及轉動半圈。
但實際上這個問題還可以繼續深究下去。
為什麼我們用的桌子是這個高度？因為大部分成年人類的體型，正好在某一個範圍以內，從而桌子高度要方便大多數人使用，也存在一個最適合區間。
那麼為什麼成年人類的體型大多都在這個範圍內呢？因為如果我們的體型變得太小，腦容量就會同樣變小，小到不足以發明黃油和桌子；體型變小而腦容量不變，胎兒的頭部就會太大，導致普遍性難產；體型變大，同樣面積的骨骼和肌肉截面要承受的壓力就會倍增，難以直立行走；僅僅變高而其他兩個方向不放大，輸送血液到腦部所需要的壓力也會增加，心臟承受的壓力更大。
總而言之，人類從單細胞生物開始經歷了數億年的進化，最終雄踞於食物鏈的頂端，應該說目前的體型大小是最合理的。
因此桌子也就必須做的那麼高。
從而麵包也就只來得及那麼轉。
所以我們也就只好對不起地毯了。
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另外說幾句題外話，關於 @張浩 在回答中提到的黃油貓悖論。
很多人認為可以由此利用黃油貓來製造永動機。
這種想法是正確的，因為它在基本的邏輯推斷過程中存在正確。
我們考慮這樣一個聚合物系統，即把黃油麵包沒有塗黃油的一面粘在貓背上。
然後將聚合物系統從二樓扔下去。
根據貓的守恆定律，聚合物將 P：以貓的腳部著地。
且
根據墨菲定律，聚合物將 非P：不以貓的腳部（而以黃油麵和背部）著地。
（從這裡就可以看出，永動機論要求貓在空中旋轉而不著地，和兩條定律都相違背，是正確的。）
接下來引入一個引理的符號邏輯非正式簡單證明：其中∧代表「與」，～代表「非」。
引理：&
證明：因為P∧～P→P，從而～Q→P，取逆否可得～P→Q。
又因為P∧～P→～P，而～P→Q，從而有&
希望黃油貓永動機的支持者能認識到自己究竟對在哪裡。
蛋糕剛好正面向上的話，你就只會繼續吃，不會有印象了。
你在有這個疑問的時候大腦強化了不好的結果，引導你得出這個結論而已。
不知道為什麼，我腦補出來的奶油掉到地上的時候。心都是疼的。
為什麼那麼多長篇答案都在胡說八道呢？？？
很簡單的問題啊…奶油密度比麵包大，導致奶油麵包並不是一個重心在正中央的物體
重心更靠近奶油層。下落的時候自然而然重心向下，奶油層落地
而且還有很大的另一個原因，人在拿奶油麵包時，都是奶油衝上，然後很少會出現直接鬆手讓它平著落地的情況，更多是傾倒，而奶油是很鬆散的，即便不是奶油層落地，也是躺地，而奶油一下就散在地上了，給人一種奶油層落地的感覺
本人親歷，如果是有托盤的那一面著地，我就假裝蛋糕沒掉，然後繼續吃。
奶油密度大於麵包，重心靠上。
給奶油外層做個半球形外殼，就是不倒翁。
喏，你要的墨氏永動機(?? . ??)
賠我的蛋糕！
羽毛球會打么？
哈哈，是時候祭出這張圖了！
因為沒奶油那面吸能不多，會彈。
有奶油那邊掉在地上直接啪~
羽毛球為什麼每次都是小頭著地？
踢毽子時為什麼都不是羽毛著地？
都是因為非整體物體都是密度大的先著地
這樣我還可以吃上面的蛋糕，如果蛋糕在地上，我是吃不下純奶油的
奶油那一面掉地上了，人們會說woc，我的奶油TAT
蛋糕那一面掉地上了，人們會說，還好還好(?ˉ ? ˉ?)
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