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把人描述成粒子并不总是一个坏主意

用物理学来描述社会现象是可行的——如果是正确的物理学的话。

电视购物专家和流行心理学家芭芭拉·德·安吉利斯是这样说的:“爱是一种比任何其他力量都更强大的力量。”是否由菲利普球……

购物主义者和流行心理学家芭芭拉·德·安吉利斯(Barbara De Angelis)是这样说的:“爱是一种比任何其他力量都更强大的力量。”不管你是否同意她的观点,德安吉利斯正在做一件我们一直在做的事情——她用物理学的语言来描述社会现象。

“我被他不可抗拒地吸引住了”;“你不能强迫我”;“我们承认舆论的力量”;“我对这些政策感到厌恶。”我们不能像测量重力或磁力那样测量这些“社会力”。但基于物理学的思维不仅进入了我们的语言,它也是我们许多最重要的社会行为模型的核心,从经济学到心理学。问题是,我们希望它在那里吗?

相互作用的粒子:虽然人群行为通常可以使用均衡模型的气体模型,但其他社会行为不能。 Matthias Clamer / Getty Images

说人可以被看作是随着看不见的力量跳舞的小磁铁或粒子,这似乎不太可能,甚至是侮辱。但危险并不在于“社会物理学”的非人化。相反,如果我们不使用正确的思考社会的物理学。

物理学家们已经认识到,自然系统不可能总是用经典的平衡模型来描述,在这个模型中,一切都达到了稳定的状态。类似地,社会建模者必须小心,不要通过应用假设社会只有一种正常工作方式的不恰当的物理模型,将社会变成确定性牛顿机器。毕竟,社会很少能找到平衡状态。社会物理学需要反映人类的特质:出其不意的能力。


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B经济学也说明了社会物理学的吸引力和缺陷。亚当·斯密实际上从未使用过“市场力量”一词,但他清楚地想到了这个比喻。注意到市场价格似乎是如何被吸引到某种“自然”价值的,他将其与艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在一个世纪前解释为无形力量的引力效应进行了比较。史密斯在他的开创性研究报告中也说国富论》“看不见的手”在经济中保持均衡。

史密斯并不是唯一一个追随牛顿的人。牛顿的发条力学在当时被认为是所有对自然的理解都应该追求的模型,甚至可能包括人体力学和社会力学。1728年,法国自然哲学家Jean Théophile Desaguliers在一首赞美牛顿图景的普遍力量的诗中写道,引力类的概念“现在在政治世界和哲学世界中一样普遍”。

到了19世纪,人们普遍认为经济学和天文学一样像法律,任何对这些法律运作的干涉(比如试图规范市场)不仅是不明智的,而且是违背自然和绝对不道德的。正如美国作家拉尔夫·沃尔多·爱默生所说,

大自然的法则在贸易中发挥作用,就像玩具电池展示出电的效果一样。维持海平面的稳定并不比维持社会的价值平衡更可靠:而诡计或立法通过反应、过剩和破产惩罚自己。崇高的定律在原子和星系中发挥着无关紧要的作用。

反对经济学“物化”的一个明显理由是,虽然行星是无生命的球体,在太空中沿着稳定的椭圆轨道运行,但经济的运行是由人们的奇想决定的——约翰·梅纳德·凯恩斯后来称之为“动物精神”。当然,它们不能被同样的数学规则,同样的钟表式的可预测性所控制?

人类本性的反复无常正是18世纪和19世纪早期的科学家们认为他们已经驯服的——用统计数据。许多人惊讶地发现,人类意志的行为,如犯罪和自杀,或似乎由不可估量的随机环境决定的事件,如邮件中未投递的信件,都遵循可靠的统计规则。不仅平均曲线看起来保持相当稳定,从平均曲线的小偏差落在一个平滑的数学曲线上,称为钟形曲线或高斯曲线,以德国数学家卡尔·高斯命名。社会科学中最早的一些统计工作是由受过自然科学训练的人完成的,这并非巧合,例如法国人皮埃尔-西蒙·拉普拉斯和比利时天文学家阿道夫·奎特莱。

市场应该是稳定的。你可能已经注意到它们不是。

Today there’s nothing surprising about the fact that several social phenomena fit gaussian statistics, because we know that these are simply what result from the quantitative outcomes of events that occur independently from one another—they’re a reflection of the fact that randomness really does often dictate what happens in these situations. But to 19th-century scientists this fact seemed to support the idea that there are firm laws of society just like the Newtonian laws of mechanics. That belief bolstered the view of the French philosopher Auguste Comte that the sciences could be ordered in a hierarchical ranking, all of them law-like and predictable (once we understood them well enough) and modeled after Newtonian physics, which stood at the foundation. Comte called for a “social physics” that would complete the project Newton had begun.

如果是这样的话,经济学定律从何而来?显然,它们源于市场上无数的个人交易者、交易商和投资者的行为。但我们怎么能把这些过于人性化的决定考虑进去呢?物理学似乎又一次找到了答案。19世纪中期,统计推理无处不在,科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和路德维希·玻尔兹曼将其应用于物质的行为。他们努力理解气体的整体特性(如压力、温度和体积)是如何从无数分子疯狂的热运动中不可思议的运动中产生的,从而产生了统计力学这门学科,这门学科从此奠定了微观物质理论的基础。关键是你不需要知道每个分子的所有细节。个体的怪癖得到了平均,微观的混乱产生了宏观的平滑和可预测性。

这些思想很快被经济学所吸收。1900年,一位年轻的法国物理学家路易斯·巴舍利耶(Louis Bachelier)推导出了一种近乎随机行走的理论,而5年前,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)为解释布朗运动现象(悬浮在水中的微小颗粒的摆动舞蹈)提供了一种严谨的描述。但巴切利耶并没有用这个想法来理解物质微粒;他将其应用于股票市场的波动。

在长远来看,在漫长的历史上更具影响力的是,19世纪初的美国科学家Josiah Willard Gibbs的工作概述了今天仍然使用的统计力学框架。Gibbs的学生和ProtégéEdwinBidwellWilson成为了经济学家Paul Samuelson的导师,其博士论文成为他恰当地评为1947本书的基础经济分析基础.在这里,萨缪尔森使用了像吉布斯那样的统计论证,或多或少地从零开始构建了微观经济学的原则,这一原则解释了个体行为如何导致总体经济运动。

早期社会物理学家:哲学家和政治经济学家亚当·斯密(Adam Smith)将市场力量与一个世纪前牛顿(Newton)发现的自然界的普遍力量进行了比较。 大英图书馆


听起来很好看出:物理学中的想法证明在其他地方有用。麻烦是,这是错误的物理学来描述像经济这样的系统。吉布斯和其他人发展的统计力学是一个由许多粒子组成的系统的理论,当它们处于平衡状态时,也就是说,当它们进入一个稳定、稳定的状态时,就像分子在均匀温度下的一杯水中一样。牛顿的理论和亚当•斯密的“看不见的手”理论鼓励了这样一种观点,即市场也会进入一种稳定的均衡状态,在这种状态下,价格会找到一个自然价值,供给会平衡需求。届时,市场应该会保持稳定。

你可能已经注意到它们不是。当然,经济学家也注意到了这一点。但传统观点认为,价格波动很大程度上只是随机的“白噪声”,就像我们可以在一杯水中测量到的微小温度变化或电路中的电噪声。但当撞击发生时,它几乎就像烧杯里的温度计突然飙升至沸点或骤降至冰点。怎么会这样呢?经济理论的标准解释是,市场会受到外部事件的影响,如政治决策、技术变革、自然灾害等等,这些外部事件会扰乱原本稳定的市场。

而是经济波动的统计数据从未看起来就像平衡态的随机白噪声。正如经济学家所说,它们的尾巴要尖得多,它们是“重尾的”。这一点早就为人所知,但至今还没有一个明确的解释。尽管如此,经济学中的一些关键理论,如用于计算高风险衍生品市场“正确”价格的布莱克-斯科尔斯公式,却忽略了重尾,并假装波动终究像高斯白噪声。这种忽视带来的不准确基本上是一种否认,即市场经常会经历大的波动,这是2008年灾难性崩盘背后的一个因素。

目前经济模型的专利不足的迹迹导致了在纪律的传统心灵中寻找多种灵魂。

“这种均衡捷径是审查经济模式的自然方式,并使他们对数学分析开放,”新墨西哥州Santa Fe Institute的经济学家W. Brian Arthur说。“这是一种易于推动经济学的正确性态度。它的中央构造,一般均衡理论,不仅仅是数学优雅;在造型经济中,它为我们提供了一种方式来描绘它,一种理解其全部性经济的方式。“但是,我们支付的价格,亚瑟说,这是这种模式经济“生活在柏拉图稿的秩序世界,瘀滞,大众化和完善。缺席它是暧昧的,凌乱,真实的。“

现在很清楚的是,经济市场显示出物理学家所熟悉的所有迹象,表明这个系统是一个不稳定的系统处于平衡状态。这意味着吉布斯的统计物理学不是正确的模型。更重要的是,最好的解释不是将价格波动解释为许多随机的、独立的决策的集合,这些决策受到系统外部冲击(标准模型)的干扰,而是在很大程度上解释为市场内部不断活跃的动态的结果,在这种动态中,反馈使决策相互依赖。估值过高和崩溃等大波动似乎来自羊群效应:每个人都做他们看到别人做的事。这一点在现实世界中已经很明显,经济学家也很熟悉。凯恩斯的“动物精神”在一定程度上就是这样想的。允许反馈和代理人决策的连锁传播的非均衡经济模型可以解释这些事情。

然而,许多经济学家拒绝引入现代统计物理学(它现在也乐于与非平衡系统合作)提供的工具来描述这种情况。他们为什么不这么做?答案很复杂。对于萨缪尔森来说,非平衡态似乎违背了直觉。“不稳定的平衡状态,”他在1947年写道,“即使它们存在,也是短暂的、非持久的状态……读者有多少次看到一个鸡蛋站在它的末端?”然而,我们现在知道,这样的状态无处不在:在生态系统中,在天气中,在社会中。

学术惰性也可能与此有很大关系。在萨缪尔森和其他人创建的整洁、可解的均衡模型上投入了大量资金之后,经济学家们将失去很多东西。有人告诉我,有一些经济期刊(至少在十年前就存在),只是拒绝考虑那些起始位置不是均衡模型的论文。这当然是“令人沮丧的科学”

这也可能与意识形态有关。学院派经济学家往往对他们的数学模型中存在意识形态的说法表示愤慨。但让我们这么说吧:如果你是一名经济专家、政治家或银行家,倾向于相信“市场知道得最好”,认为监管本质上是不好的,那么你很容易就能在经济学的均衡理论中找到自己观点的理由。“如果我们假设均衡,我们就会对我们在经济中所看到的东西设置一个非常强的过滤器,”亚瑟说。“在均衡的定义下,没有改进或进一步调整的余地,没有探索的余地,没有创造的余地,没有暂时现象的余地,所以经济中任何需要调整的东西——适应、创新、结构变化、历史本身——都必须绕过或从理论中删除。”

不管是什么原因,其后果都是相当可怕的。市场均衡的神话说服了一些政治领导人,在2008年几乎让全球经济破产的崩盘前几个月,他们宣称,盛衰周期已成为过去。即使今天没有人倾向于提出这样的主张,但几乎没有迹象表明,当前经济模式的专利不足已导致该学科的传统核心领域进行了很多反思。因此,我们几乎没有理由希望它在未来提供更可靠的指导。


PHysicists一直在为近一个世纪工作,将在2008年失败的均衡模型的替代方案设计。挪威 - 出生的科学家Lars OnSager,肯定是20世纪最不名的天才之一,可以在20世纪30年代开始努力。他展示了从均衡状态的小偏离偏离的方式,在驱动系统远离平衡(温度下的梯度)和结果的过程的速率之间存在数学关系。对于这项工作,Onsager于1968年获得了诺贝尔化学奖。

另一个化学诺贝尔于1977年进入俄罗斯伊利伊达披风,进一步延伸非平衡热力学。Progogine认为,如果你没有真正的平衡,系统再次采用熵粗俗地说话的状态,以最慢的速度产生紊乱。他还证明,随着远离均衡的驱动力增加,系统可能发生突然变化的整体状态和组织方式,而是像固体和液体之间的开关。更重要的是,这些非均衡状态不一定是无序和混乱的,但它们可以享有令人惊讶的结构。

这一切都为经验所证实。自19世纪起,大家就都知道如果你加热锅的液体从下面,这样低,热的液体变得密度较低,通过对流上升,然后加热超过一定阈值对流运动可以成为组织成细胞,循环流体从下到上,再回去。这些细胞不是随机的;在适当的情况下,它们可以排列成非常规则的模式,例如一系列条纹状的卷或六边形晶格。这些状态并不处于平衡状态——如果它们处于平衡状态,那么首先就不会有任何对流运动。但它们很有秩序。它们是Prigogine所称的“耗散结构”的一个例子:耗散能量的非平衡状态使系统脱离平衡。我们可以在地球海洋和大气的对流环流中看到这种有组织的、持续的流动模式。

“聚集气体”可以凝结成更密集的状态,就像水蒸气凝结成液体一样。

关于非平衡物理还有很多需要理解的地方。自20世纪90年代以来的一个热门话题是对不平衡的“临界状态”的理解:这些状态在组成部分的组织方式上不断经历巨大波动,比如经历多次雪崩的越来越多的谷物堆.这种状态似乎出现在许多自然现象中,包括生物现象昆虫群和脑活动模式有人提出,经济体系也可能永远处于临界状态(从这个技术意义上讲,尽管现在这似乎是口语化的贴切说法)。马里兰大学的Christopher Jarzynski和加利福尼亚劳伦斯伯克利国家实验室的加文Curokes等人试图将非平衡热力学置于与麦斯威尔和吉布斯构建的平衡热力学相同的微观基础上:零部件的相互作用和运动会产生大规模行为。

长期以来,人们一直对设计这种“自下而上”的类似粒子的模型来理解社会现象很感兴趣。社会互动物理学是在20世纪50年代提出的,当时社会心理学家库尔特·卢因(Kurt Lewin)认为,人就像带电粒子,在心理上被信念、习惯和习俗的“力场”所吸引。1971年,一位名叫L. F. Henderson的澳大利亚科学家说麦克斯韦和玻尔兹曼的微观气体模型是理解群体行为的一个很好的基础。他证明了在人行道上行走的人,其速度的统计分布呈钟形,就像麦克斯韦在他的气体理论中对粒子所做的那样。他还提出,当遇到瓶颈或票面障碍时,“人群气体”可以凝结成密度更大的状态,就像水蒸气凝结成液体一样。

但是麦克斯韦-玻尔兹曼气体是一个平衡概念。现在很清楚,即使不是大多数,也有许多真实的社会现象是在不平衡的情况下发生的:它们从来没有在某种稳定不变的模式下安定下来。人群潮起潮落,时而拥挤,时而自由流动。理论模型,对移动的人相互作用的粒子驱动的(通常是通过自己的内部脉冲到达一个目标)远离平衡已经被物理学家们用来描述各种各样的群众运动,从“流”,发生在繁忙的走廊突然发病危险的“恐慌”运动在密集的人群。

这些模型是特别有价值的描述交通流,这似乎是一个真正的自由之间的类比,人口移动,和果酱的交通和冻结的相变,融化,冷凝、蒸发和连接气体,液体,和solids-except交通状态通常非平衡,耗散的。基于物理的交通模型,假设车辆之间存在某种排斥力以避免碰撞,显示了许多在真实交通中看到的复杂行为,包括“走走停停”的拥堵波。

这个社会物理学的另一个相当发达的领域是对投票和意见形成的分析。这让人想起卢因关于“社会力量”的观点——只不过现在的问题通常是个人的选择如何影响彼此。我们会受到同伴行为的影响,在物理学家看来,这有点像磁性原子的取向,它们的两极与邻近的原子排列在一起。这种与磁力相关的模型已经被用于研究共识如何出现、谣言如何传播以及极端观点如何在人群中扎根和传播等问题。发生在外部“偏见场”内的意见形成,如媒体或广告的影响,也可以通过这种方式进行研究。

有时,这些与磁力相关的模型是平衡模型:你要寻找的是系统稳定的状态,而不是当磁铁冷却时,它达到了一个统一的全局定向状态。换句话说,问题是最终的共识状态是什么。但共识也就是说,平衡并不总是可能的。取而代之的是,在不同观点占主导地位的不同领域之间,由于个体取向的随机性,可能会不断地重新划分边界。

这些非均衡模型向我们表明,这种随机性不必产生完全的无序:由于意见形成主体之间的相互作用,临时共识的孤岛可以发展,它们的大小和形状不断变化。在某些情况下,这种集体行为会产生同样的羊群行为、模仿行为,从而导致经济市场出现大幅波动。这样的结果意味着,就像几颗滚石(非平衡物理学中的经典场景)引发的雪崩一样,小效应可能产生大后果。这些动荡可能无法单独预测,但我们至少可以预测它们发生的可能性。然后,我们可以建立我们的社会结构和机构,以适当地考虑到它们。这相当于规划洪水防御:我们需要知道是否每十年或每千年都会发生由大风暴引起的罕见大事件。

在步行、驾驶和投票中,可选择的行动范围相当小,因此制作基于物理的模型似乎也不是太大的伸展。但一些科学家正试图将这种模型扩展到更宏大的场景,如战争和恐怖主义,城市和国家的历史演变和发展,或与气候变化有关的人类习惯。这些努力越来越多地涉及社会科学家、计算机科学家、博弈论学家和物理学家的合作——它们无法从学术领域解决。能力模型的复杂性增加时,我们可能希望更大的现实主义:一些研究者已经在谈论增长他们的模型的代理与基本的模拟决策神经硬件,所以他们不只是回应“社会力量”一块铁磁体。

社会物理学应该是预测性的,而不是规范性的。它不能告诉我们哪些行为和结构是公正和道德的。如果它包含了微妙的意识形态偏见,即使是无意的,它也有可能成为支撑政治偏好的另一个“理论”。不过,如果做得好,社会物理学可能会给我们带来远见,向我们展示特定选择的可能后果,帮助我们规划社会结构和制度、法律和城市,使其符合人性,而不是试图让人性适应它们。它不会是一个水晶球,但更类似于预测天气:一种对永恒变化的概率性、偶然性描述。毕竟,也许今天我们比以往任何时候都更能对即将发生的事情有所了解。


菲利普球是作者隐形:无形的危险诱惑还有许多关于科学和艺术的书。

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