社会物理学就可能让我们富有远见:一切社会现象背后的物理学

物理学可以用来描述社会现象——用对即可

电视购物专家兼流行心理学家芭芭拉·安吉丽思曾这样说过:“爱的力量胜于一切。”无论我们是否同意她的观点,我们一直都在做着和她一样的事,那就是用物理语言来描述社会现象。

这样的例子比比皆是,比如“我完全无法抗拒他的吸引力”;“你不能向我施加压力”;“我们意识到了舆论的力量”;“我被这些政策排斥了”等等。虽然我们无法像测量重力或磁力一样去测量这些“社会力量”,但这种物理思维不仅在我们的语言中有所体现,同时也已成为最重要的社会行为模型的核心,从经济学到心理学都是如此。现在问题是,我们希望物理思维扮演这样的角色吗?

把人视作会磁铁或被无形力量所左右的粒子看起来似乎不可思议,甚至带有大不敬的意味,但其实说到危险,“社会物理学”弱化人性倒是其次,主要还是在于我们思考社会时并没有使用正确的物理学。

物理学家明白,一切都达到稳定状态的古典均衡模型并非总适用于描述自然系统。与之相似。同理,社会模型的搭建者也必须警惕,避免错误地假定社会仅有一种合理的运作方式从而使用不恰当的物理模型,从而将社会变成一台充满确定性的牛顿力学机器。毕竟,社会其实很少达到均衡状态。社会物理学需要反映人类特质,即超越常规的能力。

社会物理学的引人之处和缺陷在经济学中均有体现。亚当·斯密其实从未使用过“市场的力量”一词,但这种类比显然存在于他的头脑中。他意识到市场价格似乎是围绕某种“自然”价值波动,正如一个世纪前牛顿将重力解释为一种看不见的力一样。亚当·斯密在他的巨作《国富论》中也说,一只“看不见的手”保持了经济的平衡。

追随牛顿的并非仅有亚当·斯密一人。推崇牛顿力学当时被视为理解自然的普世模型,连人体系统及社会力学也不例外。。1728年,法国自然哲学家让·泰奥菲尔·德萨古烈曾在诗中赞颂牛顿力学的普世力量:重力般的引力普遍存在,“在哲学领域可以看到,在政治领域亦然”。

19世纪之前,人们普遍认为经济学和天文学一样有法可循,而且任何扰乱这些定律的行为(比如市场管制)都不明智,而且有违自然与道德。美国作家爱默生就曾这样写道:“贸易体现自然法则,如同电池体现电力。社会中由供需决定的价值均衡如同海平面一般稳定:或适得其反、或供大于求、或破产清算,干预和立法终将自食恶果。小到原子,大到星系,崇高的法则在其间都发挥着同样的作用。”

有种观点明显反对将经济学“物理化”:无生命的行星在太空中围绕稳定的椭圆轨道运动,而经济动向却受人们的心血来潮所左右,即后来凯恩斯所谓的“动物精神”。这种“动物精神”当然不遵循相同的数学法则,也并不具有牛顿力学一样准确的可预测性。

早在18、19世纪,科学家们就认为他们用统计学摸清了人性的反复无常。许多人惊奇地发现,诸如犯罪和自杀等人类行为,以及看起来似乎由无法理解的随机情况导致的事件(比如未能送达的信件),都遵循可靠的统计规律。不仅均值大体保持不变,分布在均值附近的小偏差也趋于平滑的数学曲线,即高斯曲线。因此,最早的社会科学的数据统计工作是由受过物理科学训练之人完成的也就并非巧合了。

当下的不少社会现象都符合高斯分布,这并不令人惊讶。因为我们知道,它们只是独立事件的量化统计结果而已——这表明,这些情况下发生什么其实是随机的。但这似乎却让19世纪的科学家愈加相信,一定也存在某种类似牛顿力学定律一样的社会定律。这种信念也强化了法国哲学家奥古斯特·孔德的观点,即科学可按等级排序、有法可循并且可以预见(前提是我们对其有充分了解),而且它们也都建立在牛顿物理学的基础之上。孔德呼吁发展“社会物理学”用以完善牛顿物理学。

但若果真如此,那经济学定律从何而来呢?显然,经济学定律源自无数单个交易者、经销商和投资者的市场行为。但我们又如何将主观的人类决定纳入考虑范围之内呢?再一次,人们似乎在物理中找到了答案。19世纪中期,科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和路德维希·玻尔兹曼将当时风行的统计推理其用于研究物质行为。他们希望了解疯狂的热运动中无数分子的神秘运动形成的气体综合特性(如压力、温度和体积)如何推动了统计力学的产生。而统计力学自产生以来,就成为了微观物质理论的支柱。关于每个分子的行为,我们无需详细了解。单一的个体各不相同,显得鱼龙混杂,但经过平均之后,宏观上的平滑和可预见性就此显现。

这些观点很快被经济学吸收其中。1900年,年轻的法国物理学家路易·巴舍利耶提出了随机游走理论,这比爱因斯坦对其作出严谨阐述并用以解释布朗运动的时间早了5年。但巴舍利耶并未运用这一理念去研究物质颗粒,而是用于研究股票市场的波动。

相比之下,美国科学家约西亚·威拉德·吉布斯的工作更具长期影响力。早在20世纪初期,他就勾勒出了被沿用至今的统计力学框架。吉布斯的学生和门徒埃德温•比德韦尔•威尔逊后来成为了经济学家保罗·萨缪尔森的导师。1947年,萨缪尔森基于自己的博士毕业论文写出了名副其实的著作《经济分析基础》。在这本著作中,萨缪尔森利用吉布斯的统计理论,基本可以说从头构建了解释个体经济行为如何形成整体经济活动的微观经济学这一学科。

物理学似乎是万金油,放在任何地方都适用。这听起来倒是很伟大,但问题是,就描述类似经济一样的系统而言,他们并非正确的物理学。吉布斯等人发展的统计力学是研究多粒子体系达到均衡状态的理论:它们达到稳定状态时,就如同恒温条件下水杯的分子一样。牛顿范式和亚当斯密“看不见的手”也都推崇了一种理念,即市场也会达到一种稳定的均衡,价格可在这种均衡下回归其自然价值,并实现供需平衡。这时候,市场就应该实现稳定了。

但如你所见,市场并不稳定。当然经济学家们也注意到了。但传统观点认为,价格的波动很大程度上不过是随机的“白噪声”,就像我们可以测量的一杯水中不同位置的温度的微小差别,或是电路板中的电气噪声一样。但当市场崩溃时,就像是烧杯中的温度计突然飙至沸点或跌至冰点一样。这是如何发生的呢?经济理论的标准解释是,市场会受到政治决策、技术变化、自然灾难等外部冲击,而这些冲击就会扰乱本可实现的市场稳定。

但经济波动的数据从来都不像均衡状态下的随机白噪声。他们比白噪声更引人注目,用经济学家的话说就是“重尾分布”。这一点为人所知已久,但尚无清晰的解释。同样,一些经济学上的关键理论,比如用于计算高风险的衍生品市场上的“正确”价格的布莱克-舒尔兹期权定价公式就忽略了重尾分布,并假设波动都是同高斯白噪声。由这种忽视造成的不准确已经被视为2008年灾难性金融危机的幕后因素之一。

现在已知的是,经济市场显示了所有表明其并非一个均衡系统的警示信息,物理学家对这些信息都十分熟悉。这既意味着,吉布斯的统计物理就不是正确的模型。此外,价格波动的最佳解释并非标准模型(即价格波动是众多随机独立决定的总和并且受外部冲击的影响),而主要是市场内部活跃动态产生的结果。由于这种动态涉及反馈,这就致使各决策相互依赖。诸如估值过高或市场崩盘等大型波动似乎是源自羊群效应:每个人都在效仿他人。这一点在现实世界一目了然,经济学家对此也十分熟悉——这在一定程度上就是凯恩斯提出“动物精神”时的所思所想。

存在反馈机制和参与者决策连锁传播的非均衡经济模型可以对其作出解释,但许多科学家拒绝采用现代统计物理学提供的工具来描述这种情况。个中原因很复杂。对萨缪尔森而言,非均衡状态似乎有悖直觉。他在1947年写道:“不稳定的均衡状态即使存在也是短暂而不可持续的……有谁经常能见到倒立的鸡蛋?”然而我们现在知道,这样的状态在我们身边比比皆是:生态系统、天气、社会,无一不如是。

学术惯性可能也是一大原因。经济学家们在萨缪尔森等人建立的规整且可以解决的均衡模式上已经投入巨大,如果抛弃这种均衡模式,他们就会损失巨大。我曾听说,有些经济类期刊直接拒绝考虑发表非以均衡模型为基础的文章。

也有一部分原因在于意识形态。学术经济学家如果听到有人说数学模型中包含意识形态的元素,他们很可能会出离愤怒。换句话说,如果你是经济专家、政治家或银行家,并且先入为主地相信“市场最聪明”且监管本身就是一件坏事,你可能很容易就能在经济学的均衡理论中为你的观点找到佐证。

无论原因如何,这样做的结果都很骇人。被市场均衡的迷思所惑,一些政治领袖曾在2008年几乎导致全球经济陷入瘫痪的危机爆发前的几个月宣称,经济的盛衰循环早已是过眼云烟。虽然今天无人再试图发出这样的论调,但也没什么迹象显示,当前经济结构的明显缺陷促使人们对这一学科传统上的核心理念进行深入反省。所以我们没法指望它会在未来提供更可靠的指导。

为了寻找2008年宣告失败的均衡模型的替代品,物理学家们已经努力了近一个世纪。20世纪最不为人知的天才之一、挪威出生的科学家拉尔斯·昂萨格早在20世纪30年代就开始了他的探索之旅。他发现,对于均衡状态的小幅偏离而言,驱使系统偏离均衡的力量(如温度梯度)和其所造成的反应过程速率之间存在数学关系。昂萨格于1968年因这项发现获得了诺贝尔化学奖。

1977年,出生于俄罗斯的伊利亚·普里高津因扩展了非均衡热力学而获得诺贝尔化学奖。普里高津表示,系统偏离真正的均衡不远时,熵的发生速度最低。同时,他也表明,随着偏离均衡状态的驱动力加大,系统的整体状态和组织模式上均会突变,如同从固态到液态的转变一样。此外,非均衡状态并不一定就混乱无序,也可以有数量惊人的结构。

所有这些都已被经验证实。自19世纪以来,人们就知道,如果从底部加热平底锅,锅底的液体密度就会降低,并通过对流上升;加热到一定温度,对流运动就会形成有组织的单元,让液体从底部升到顶部然后再回来。而且这些单元也并非随机;如果情况适宜,它们的排布会非常规律,比如条纹卷或六边形格子。这些状态并不均衡——如果均衡,对流就不复存在。但它们还是比较秩序井然的。它们就属于普里高津所称的“耗散结构”:即耗散驱动系统偏离均衡的能量的非均衡状态。在海洋和大气的对流循环中都存在这种秩序井然、持续进行的对流运动。

关于非均衡物理还有很多有待了解。上世纪90年代以来,均衡状态之外的“临界状态”一直都是一个热门话题。临界状态是指构成元素组织方式不断发生大幅波动的状态,如同不断增高的谷物堆一直在慢慢坍塌一样。这样的状态存在于很多自然现象中之中,包括虫群和大脑活动模式。有人提出,经济系统可能永远都处于一种临界状态。

马里兰大学兼加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室研究员克里斯托弗·加钦斯基等人正在试图将非均衡热力学置于麦克斯韦和吉布斯为均衡热力学构建的微观基础之上:理解构成要素的互动和其运动如何引起大规模的行为。长久以来,研究人员都在致力于设计这种“自下而上”的粒子式模型,以期更好地理解社会现象。

20世纪50年代,有人提出了一种社会互动的物理学。当时社会心理学家库尔特·勒温声称,人就像是在心理上被信仰、习惯和习俗等“力场”所吸引的带电粒子。1971年,澳大利亚科学家L. F. 亨德森表示,麦克斯韦-玻尔兹曼的微观气体模型是理解群体行为的良好基础。他的研究显示,人们人行道上行走的速度在统计分布上呈钟状,与麦克斯韦在其气体理论中使用的粒子钟状分布一致。他同时也提出,面对瓶颈或检票口等障碍时,“集群气体”可以凝结成为密度更高的状态,就如同水蒸汽凝结成水一样。

但麦克斯韦-玻尔兹曼气体是一种均衡的概念。很显然,现在很多社会现象并不均衡:它们从未安于某种稳定不变的模式之中。人潮起伏,时而拥塞,时而自由流动。把移动的人群当做偏离均衡的互动粒子的理论模型现在已被物理学家用来阐述各类群体运动,比如繁忙的走廊中的“人群涌动”,以及密集的人群突然出现危险的“恐慌”等。

这些模型对描述交通流尤为有价值,而且交通的自由密集移动和拥堵状态,与气液固三态的冰冻、融化、凝结和蒸发等各阶段的转化异曲同工,只不过交通状态通常是非均衡且耗散的。基于物理的交通模型展现了真实交通中的很多复杂行为,包括“时走时停”的间断拥堵。

此外,社会物理学发展在投票和意见形成的分析中也得到了较好的发展。这可以追溯到勒温提出的“社会力量”理念,只不过现在问题通常是个人的选择如何互相影响而已。我们会受同辈人行为的影响,这在物理学家看来,就像是磁原子会调整其磁极保持与邻近原子一致。这种磁相关的模型已得到广泛应用,比如用于研究共识的形成、谣言的传播、极端主义在某一人群中的传播等等。在外部“偏场”中形成的意见也可以用这种方式加以研究。

这些非均衡模式表明,随机性并不一定会造成完全的混乱。因为意见形成要素之间的互动,会催生不同规模和形态的暂时共识。在某些情况下,这种集体行为会造成相同的羊群效应或模仿行为,并造成经济市场的大幅波动。这种结果意味着,就像少数滚石会导致雪崩一样(这是非均衡物理的经典情景),小的效应也可以产生重大后果。这些波动或许逐个预测,但我们至少可以对他们的发生概率做出预测。而后可以基于预测结果搭建响应的社会结构和机制。就如同作防洪规划时,我们需要知道,由大风暴导致的罕见洪水究竟是十年一遇还是千年一遇。

社会物理学应该是预测性的,而非确定性的。它无法告诉我们什么行为和结构最公平最道德。如果它包括意识形态上的微妙偏见,即使这种偏见纯属无心,也有可能沦为用于支持政治偏好的又一“理论”。

但如果利用得当,社会物理学就可能让我们富有远见,让我们看到特定选择的潜在结果,并帮助规划我们对社会结构和机制、法律和城市,来适应人性,而非相反。它不会是一个水晶球,而更像是预测天气,即对不断变化的现象进行概率性的描述。毕竟,如今我们预测未来的能力已经比以往任何时间都强。

来源:Nautilus 作者: Philip Ball 编译:未来论坛 范丹 审校:未来论坛 商白
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