在金融与物理学领域关于不确定性关系的思考

2022-09-12

测不准原理本是一个物理规律, 为了让大家对此规律先有一个初步的认识, 这么跟大家说吧, 一般人都知道一个十分通俗的道理, 这就是观察地面上的物体, 站得高, 离得远就看得全, 视野宽阔, 但看不清。而站得低, 看得清, 但视野小, 又看不全。是为不识庐山真面目 (即整体面目) 只缘身在此山中, 而要识庐山具体的面目还又要进到庐山里面去观察。由于我们不能同时处于高和低观察地位, 我们观察事物的视野不能既大又小。所以, 我们不能将一物体观察得很细致, 同时又观察得很全面。

测不准原理是指一个观察者不可能同时测准事物具体的与整体的方面。如果对以企业为元素, 商品交流为联系的社会经济系统的观察。企业的领导者的观察地位是处在这个系统的一个细节点上, 他能很清楚地看到自已所经营企业的具体情况, 但这个位置使他很难看到整个经济体系的宏观情况, 他不知道或无权知道别的企业将会生产什么。因此, 很难看清商品交流的市场面目。而生产什么既取决于企业本身的生产能力, 也取决于商品交流的市场, 于是他的生产由于对经济体系的宏观情况的测不准而具有盲目性。如果这企业领导只根椐自已企业的生产能力进行生产, 而完全不站到更高的地位测一测市场的情况, 那么, 尽管它的生产能完全地表现出自已的能力, 产生最大的效率, 然而其对于市场的盲目性则也是最大。搞计划经济, 情况就正好相反, 国家的计划经济设计师, 可以根据社会对各种商品的合理需求量来确定这些商品合理的供应量, 并指令性的分给各个企业进行生产, 来个统产统销, 于是各企业的生产方向是没有盲目性的, 生产出来的东西总是卖得出去。但是测不准原理使得这位站得高看得远的总设计师, 无法测准具体的生产企业的生产情况, 无法统一管理各个企业的具体生产, 于是具体的生产总归会不合他的计划, 从而使得整个生产的情况偏离计划。假如这位计划经济的总设计师大权在握、高高在上, 几乎不了解具体情况地管理企业的具体生产, 企业的领导完全没有自主权, 那么企业的生产几乎进行不了。尽管这样的生产能最合设计师的宏观意图。

测不准原理也叫不确定原理, 是海森伯在1927年首先提出的, 它反映了微观粒子运动的基本规律。他在谈到诸如位置与动量, 或能量与时间这样一些正则共轭量的不确定关系时说:“这种不确定性正是量子力学中出现统计关系的根本原因。”海森伯测不准原理是通过一些实验来论证的。设想用一个γ射线显微镜来观察一个电子的坐标, 因为γ射线显微镜的分辨本领受到波长λ的限制, 所用光的波长λ越短, 显微镜的分辨率越高, 从而测定电子坐标不确定的程度△q就越小, 所以△q∝λ。但另一方面, 光照射到电子, 可以看成是光量子和电子的碰撞, 波长λ越短, 光量子的动量就越大, 所以有△p∝1/λ。经过一番推理计算, 海森伯得出:△q△p=h/4π。位置测定得越准确, 动量的测定就越不准确, 反之亦然。海森伯还通过对确定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫实验的分析证明, 原子穿过偏转所费的时间△T越长, 能量测量中的不确定性△E就越小。再加上德布罗意关系λ=h/p, 海森伯得到△E△T

在金融、期货以及股票、证券等一切经过信息化处理的商品交易市场, 测不准原理同样有效。原因何在?其玄机就在于所谓的信息化就是将物质 (财富) 粒子化 (电子化) , 于是信息化财富自然就带上微粒子的一切特征, 信息化财富不仅可以以光的速度在世界各地流动, 信息化财富市场行情的不确定性也由此而产生。跟经济学和经典物理学一样, 金融经济学之所以如此偏号均衡, 很重要的一个原因就是市场在均衡以及均衡附近的状态在数学上很好处理。我们作为市场的每一个参赛者, 还是努力去寻找规律、探寻它的可预测性。我们通常用概率的观点去考虑股票市场, 依此信息采取有利的投资策略。法国数学家路易·巴舍利耶 (Louis Bachelier) 提出了一个严格的想法并引出一个开创性的概念:随机价格游走——在价格变化的过程中, 价格一步一步按照一个独立于先前历史的随机数不断变化。同时他也给出了一个描述价格不确定性的公式, 其中价格变化△S作为时间跨度t的函数:△S=σt1/2系数σ现在被称作是价格的波动率。对于以年为单位计量的时间t, 股票市场以令人吃惊的精确性遵守这个公式, 这被看成是对巴舍利耶最初假设的证实。

当你看到这个不确定性的公式后, 是不是觉得很熟悉呢?其实, 就在此时, 物理学和金融学的发展轨迹已经交汇在了一起。1905年, 因创立相对论而闻名于世的阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 就胶体粒子的统计规律发表了一篇开创性的论文。胶体粒子的体积虽然小到足以受热扰动的影响, 但仍然可以在显微镜下进行观察。为了纪念第一个发现胶体粒子随即运动现象的英国物理学家罗伯特·布朗 (Robert Brown) , 这种微粒被称作是布朗粒子, 其运动模式被称作是布朗运动。爱因斯坦推导了微粒坐标的漂移△X关于时间t的函数关系式:△X=Dt1/2上式中的D就是所谓的扩散系数。令我们吃惊的是这两个公式的相似性!通过观察, 这两个公式的数学原理是类似的, 虽然不完全一样。而这样的公式最初是用于分析股票市场, 这比用于物理学要早5年。

金融学和物理学的相似性让我不得不去思考社会科学与自然科学的关系。在量子力学中, 一种测量行为会影响人们测量的效果, 并且会导致实验的不确定性。这种测量精度的不确定性就是海森伯格 (Heisenberg) 不确定原理。测量的仪器是人们为测量目的而设计的物理系统的一部分。这种情况类似于社会科学中碰到的情况, 比如经济学中厂商和消费者, 他们对未来的部分看法是基于他们所猜测的其他人的看法, 而其他人的部分看法也将取决于另一些人的看法, 即对一个系统的反映无法同系统本身相分离。而在金融学、经济学领域, 我们也在期待新的模型和工具。在拥有稀缺资源的社会里, 我们争取最小成本, 追求利益最大化。

摘要:社会科学和自然科学都存在不确定性。量子的不确定性是一个基本的自然法则。微观世界的法则在本质上不同于我们日常生活中的现象, 用平常的术语是无法描述的。我们所以为的量子物理的“奇特之处”正是我们无法用“量子”方式来思考的“产物”。这说明社会科学和自然科学中的不确定性都可看作是内生的。

关键词:测不准原理,股票,物理学,经济学

参考文献

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