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為什麽說統計力學是經濟物理學的基礎

壹個爭議頗多的話題:經濟物理學賴以成立的可能的物理理論基礎

眾所周知,傳統物理學得以成立的理論基礎就是俗稱的“四大力學”,即統計力學(含熱力學)、經典力學、量子力學和電動力學。

經濟物理學是不是也可能以這四大力學為其理論基礎呢?

欲回答該問題,為便於理解起見,這裏先從“經濟市場”(經濟物理學所關註的對象)與“復雜流體”的表觀相似性出發,做個比較。關於復雜流體,這裏需要先補充幾句,它是傳統物理學中軟凝聚態物理所關註的系統,根據1991 年諾貝爾物理學獎獲得者德熱納(P. G. de Genns)的著作[Rev. Mod. Phy. 64,645(1992)],復雜流體主要包括以下四種,即液晶、高分子、膠體和表面活性劑。

若從研究對象上看,“經濟市場”中的行為人(散戶或機構投資者)構成了市場中的最小功能單元。所以,從表觀上看,“經濟市場”似乎可被視為“復雜流體”之壹種——壹種非傳統意義上的“復雜流體”。大體說來:顆粒懸浮液(“復雜流體”中的壹個典型系統)中含有大量的固體顆粒,這些顆粒在外電場或磁場的影響下,源於自身極化之特性,可形成鏈狀或柱狀結構(圖3),從而使得系統內的顆粒分布從無序到有序。

圖3 外電場導致介電顆粒形成鏈狀結構。此實驗圖片出自Chem.Phys.Lett. 423,165(2006)

股票市場(經濟或金融市場之壹種)中含有大量的行為人,他們在外場(此處“外場”可以視為國家發布的宏觀政策等外界信息流)的影響下,源於自身趨利避害之特性,在某壹時期內可形成 “買”或“賣”占據主導地位的狀態,從而使得系統內行為人的行為從無序(買方與賣方各占50%)轉變為有序(買方或賣方占據主導地位)。

至此,從研究對象上看,似乎可以這麽說,“經濟市場”是壹種非傳統意義上的“復雜流體”。

然而,分析“經濟市場”和“復雜流體”的具體方法尚不盡相同,人們迄今還無法為兩者找出完全意義上或定量上的壹致性。曼特尼亞(R. N. Mantegna)和斯坦利的經典著作《經濟物理學導論》(中譯本)的第11 章的標題是《金融市場和湍流》。在那裏,他們聲明“我們的目標是論述這兩個學科之間的交叉研究是很有用的,而不是論述根據湍流進行類推在定量研究中是正確的”。他們撰寫的第11 章很好地回答了他們自己提出的壹個問題,即“我們對湍流的研究能否幫助我們研究金融市場上價格的變動呢”。答案是肯定的——正如他們最終的研究結論所顯示的。

我想,人們不應該只滿足於“經濟市場”與“復雜流體”統計規律上的部分定性壹致(而這類壹致正是曼特尼亞和斯坦利在他們著作的第11 章中所關心的!),我在上文中為兩者建立聯系的出發點是建立在這兩類系統的微觀結構的相似性上。顯然,這樣的類比可以啟發我們做些新的思考:這兩類系統中的微觀動力學機制是否也有其相似性呢?

針對這個問題,根據上面的簡單類比分析(顆粒懸浮液與股票市場),我的答案是:有。換言之,我這裏建議我們從構成經濟市場的行為人的角度出發,類比傳統復雜流體(如顆粒懸浮液等)中的“顆粒們”,去構建我們的基於行為人的模型。我想,這該值得我們深入探討。從操作手法上看,處理傳統復雜流體時常用到的分子動力學模擬方法顯然可以為我們構建新的基於行為人的模擬提供有價值的參考。但是,這個任務,任重道遠!

我在上文中試圖給出“復雜流體”和“經濟市場”之間表觀上的聯系,並試圖給出我的觀點:“經濟市場”可以視為“復雜流體”之壹種。但是,前面的內容更多的是現象的論述,作為科學,我們有必要透過現象看本質,較為深入地論述壹下兩者之間的聯系。為此,我這裏嘗試從這兩個系統賴以成立的理論基礎做比較,談下去。

“復雜流體”作為傳統物理學所關註的系統之壹,它顯然以上文提及的“四大力學”為其理論基礎,即:統計力學(含熱力學)、經典力學、量子力學和電動力學。關於這些,我這裏不必過多論述,因為它們早被大量的實驗證實了。當然,這裏有必要壹提的是,對於“復雜流體”,很多時候,人們在研究它們的物理性質時,並不考慮微觀的量子效應,這並非說它不滿足“量子力學”,僅僅是因為所考慮的性質中,“量子效應”不顯著,故而不予考慮。

那麽,表象上與“復雜流體”類似的“經濟市場”是否也以類似的“四大力學”為其理論基礎呢?作為經濟物理學領域的研究人員,提出這個問題應該是非常有意義的。這個問題若能討論清楚,那麽我們也就為“‘經濟市場’是否果真是‘復雜流體’之壹種”這個命題找到了科學的答案;更為重要的是,若能清楚回答這個問題,可能有助於人們效仿傳統物理學,按圖索驥,深入開展經濟物理方面的研究工作。對此,我個人的看法是這樣的:“統計力學”在“經濟市場”中功效顯著,這個已經是不爭的事實。自20 世紀90 年代初以來,斯坦利教授及其合作者已經在此領域做出卓越貢獻。“統計力學”中的壹些標度、相變等圖像,在“經濟市場”中皆已被完美地揭示出來,這些對理解實際市場有著舉足輕重的意義。故而,我們可以很有信心地說:“統計力學”是“經濟市場”的理論基礎之壹。

“經典力學”在“經濟市場”中的貢獻,也早為人知。許多傳統經濟學理論都是基於“供求平衡”提出的,而“供求平衡”正源於“經典力學”中的“受力平衡”。考慮到“經濟市場”中“看不見的手”的作用,人們認為,正是這只手引導著市場實現了“供求平衡”。但是,這個“引導力”顯然不是“經典力學”中牛頓的三個定律能夠簡單描述的,因為這個“引導力”是壹種“等效力”,它是各種相關“作用”的“合力”,有點類似於“經典力學”中力的合成與分解。從等效的意義上看,我們似乎也可以說,“經典力學”也是“經濟市場”成立的理論基礎之壹。

“量子力學”在“經濟市場”中的可能功效,已經有大量的研究。這些研究得到壹些學者的狂熱追捧,同時,也得到不少學者的無情抨擊。類似的爭論,在壹門新學科誕生之初是非常常見的,不足為怪,就是“量子力學”本身也有此遭遇,“量子力學”誕生之初的不少爭議已經構成了科學史上濃墨重彩的、妙趣橫生的壹頁,例如玻爾與愛因斯坦兩位大牛之間近40 年的爭辯等。我認為,當前這些橫亙於“量子力學”與“經濟市場”之間的爭論,並不妨礙“量子力學”成為“經濟市場”得以運行的可能的物理基礎之壹。——對如此年輕的壹個研究方向,我又怎麽忍心隨便否定“她”、扼殺“她”於搖籃之中呢?若無堅如磐石的否定證據,當前我唯有對“她”網開壹面。在這個方面,我期望看到更多的爭論,這些爭論最終可能使得“量子力學”光明正大地登上“經濟市場”的殿堂,也可能把“量子力學”徹底驅離“經濟市場”的大舞臺。

“電動力學”在“經濟市場”中的功效,通常不被人註意,至少沒有系統地註意過。我們知道,“電動力學”中最重要的物理圖像之壹就是“場”(如:電場)。處於“場”中的物體,場對它的作用與它對場的反作用,皆可通過麥克斯韋方程組,結合適當的邊界條件研究之。其實,研究“經濟市場”時,外部信息對“行為人”的影響亦可視為壹種“場”的作用,“行為人”在這種“外場”的作用下,調整策略,開展相關的經濟活動,其結果亦對“外場”有反作用。當然,這裏我們不能簡單地應用麥克斯韋方程組來研究,但是,這些思路為人們構建基於行為人的模擬,開展可控實驗研究,確實大有裨益,——盡管這些思路還不成熟。鑒此,我同樣認為“電動力學”可以成為“經濟市場”得以運行的物理基礎之壹。當然,倘要我這裏的結論非常堅實,仍需更多實質性的研究成果橫空出世!

因為物理學家系統地介入經濟市場的研究,也就十幾年時間,所以,作為壹門年輕的交叉學科,亟需進壹步的發展。盡管上文闡述了“經濟市場”中可能存在的理論基礎——“四大力學”,這絕不意味著“四大力學”中所有傳統物理規律皆對研究經濟市場適用,或可原封不動地照搬套用。需知,我這裏比較“經濟市場”與“復雜流體”,這絕非目的,僅是期望兩者之間建立關系,以便通過類比等研究手法,為更多的突破做好催生的工作。也許,憧憬如斯,實與癡人說夢無異?這裏,還得壹提的是,這些類比的目的也僅僅是論述“經濟物理”與“復雜流體”之間的交叉研究是很有價值的,而不是論述根據“復雜流體”進行類推在定量研究中是正確的。故而,期待這些類比有助於人們探索出更多的、有意義的新課題。也正因為這些目的的客觀存在,所以,倘若有人進壹步問我:為什麽“經濟市場”屬於“復雜流體”,而不屬於“復雜非流體”(或其他)?對於這樣的問題,我暫時無法回答,因為區分“復雜流體”和“復雜非流體”與此處目的之間的關系並不大。換言之,只要我們願意,我們可以說“經濟市場”是任何東西,但這麽說的唯壹前提應該是:是否已經或即將有助正確理解經濟市場?如果答案是肯定的,那我們就有繼續下去的理由。最後,話說回頭,即便人們不把“經濟市場”歸入“復雜流體”中思考、研究(從研究的多樣性角度看,這樣的行為理當被允許),但是,它們二者都隸屬於“復雜系統”這個大家庭,這卻是眾所周知的事實——簡單說來,復雜系統就是指介於規則系統與無規系統之間的系統。據此,研究復雜系統的壹些思想、方法等也許還是可以為兩者的互通提供便利的……

三、能否準確預測是檢驗經濟物理學理論正確與否的唯壹判據

1976 年諾貝爾經濟學獎得主弗裏德曼(M. Friedman)在他的《實證經濟學的方法論》(The Methodology of Positive Economics)中給出了檢驗經濟學理論正確與否的判據是:能否準確預測。因此,要想使得經濟物理學理論能夠為傳統經濟學家心悅誠服地接受,能否準確預測也應是經濟物理學理論正確與否的唯壹判據。但是,這裏值得提及的是,正如弗裏德曼指出的那樣,這裏的預測並非單純預測未來即將發生的事情,還包括預測過去已經發生的事情,當然,前提條件是對這件事情所作的觀察尚未進行,或者是雖然對這壹事情的觀察已經作出,但是,進行預測的人並不知曉。