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来源:环球科学
人类的许多社会行为似乎是难以捉摸的,包括经济、交通、个人选择。不少科学家尝试从物理的角度解释人类社会,他们将人比作粒子,每个个体之间的行为、选择都会互相影响。就像物理粒子会受到不同类型的力的控制,每个人也受到“社会力”的影响,我们彼此造就了经济的飞腾和衰败,交通的拥挤和顺畅,观点的诞生和消失……
撰文| Philip Ball编译| 潘磊审校 | 杨心舟 吴非
把人比作在不可见力的作用下无序运动的粒子,这似乎不太可行。如果我们用错误的物理思维来描述人类社会,会产生许多问题。
物理学家研究发现,自然系统不会一直遵循经典的平衡模型,即它不会一直保持稳定态。同样,社会模型不能假设社会只会按照一种方式运作,如果套用了不合适的物理模型,可能会让社会看起来像死板的机器。正因为社会很少达到平衡态,社会物理学必须折射出“人性化”的特点:那就是出人意料。
经济学存在严格规律?
我们可以用经济学来说说社会物理学的魅力和陷阱。亚当·斯密(Adam Smith)从来没有真正使用过“市场力量”(market force)这个术语,但这个比喻显然早就存在于他的脑中。他注意到,市场价格会被一种无形的力量控制。他联想到一个世纪前,艾萨克·牛顿(Isaac Newton)阐释看不见的力量——引力。斯密也在他的《国富论》中说,在经济中有一双“看不见的手”调节着平衡。
斯密不是唯一遵循牛顿物理思维的人。“机械宇宙观”在当时是最流行,最前沿的思考方式。人们用它理解一切自然,甚至用来理解人体和社会的机制。
19世纪,人们仍普遍认为,经济学像天文学一样具有严格的运作规律,想要干扰这些规律(比如尝试调控市场)不仅是不明智的,还会违背自然。
而反对将经济学“物理化”的人认为,地球上还没有生命的时候,物理规律就存在了;而经济行为是人类出现后才产生的。显然,后者不能用物理中的数学公式进行归纳,也不能用机械的宇宙观来进行预测。
但是,18世纪和19世纪早期的科学家发现,可以利用统计学解释人的不可预测性。他们惊奇地发现,许多出于人类意志的行为,包括犯罪和自杀,或者一些看似由完全随机因素决定的事件(例如邮件中未送达的信件数量),都遵循着可靠的统计规律。它们不仅有稳定的均值,而且偏差值会落在高斯曲线上(正态分布中的标准曲线),这不是简单的巧合。
现在如果发现一些社会现象符合正态分布,我们可能不会感到惊讶。因为我们已经知道,在一个独立事件重复发生多次之后就会产生这样的结果。在19世纪,科学家认为这种现象似乎能够支持另一种观点,即社会也存在如“牛顿定律”一样严格的规律。
如果上述理论成立的话,经济规律又是怎样出现的?显然,经济诞生于无数个体商贩、经销商以及市场上投资者之间的交易行为。因此经济决策涉及无数的人性特点,怎样归纳最重要的因素?科学家同样能够在物理学中找到答案。19世纪中叶,归纳推理渗透进每一个领域。著名物理学家麦克斯韦和玻尔兹曼曾用归纳推理来研究物质的行为:他们认为气体宏观性质(如压力,温度和体积)的本质是无数分子永不停歇的无规则运动。该见解衍生出的统计力学,现在已经发展成物质微观理论的基础学科。
事实上归纳推理的重点就是,不需要知道每个分子运动的所有细节。这些想法很快被经济学吸收。1900年法国物理学家路易·巴舍利耶(Louis Bachelier)为了理解股市波动,创立了随机行走学说,这一理论后面被爱因斯坦拿去解释布朗运动。美国科学家约西亚·吉布斯(Josiah Gibbs)在20世纪初总结出的统计力学框架至今仍在使用,著名经济学家保罗·萨缪尔森(Paul Samuelson)在博士期间的论文和他在1947年发表的经济学著作《经济分析基础》中,也利用统计学来解释单个经济因素如何影响市场,这也构建了一门全新的学科——微观经济学。

哲学家和政治经济学家亚当·斯密,他将市场的力量类比自然科学中一个世纪前牛顿发现的基础作用力。(图片来源:大英图书馆)
经济学中的非均衡系统
许多人认为,物理学的想法往往还能用在别的地方,但遗憾的是,这样的物理不能解释经济行为。吉布斯建立的统计力学适用于多粒子平衡系统:也就是说粒子持久处于稳态,比如一杯恒温的水。在这一基础上,那些认为市场存在看不见的手的人,同样认为市场也融入到了一个平衡的稳态中,这时的市场价格使得供需稳定,因此市场应该是稳定的。
你可能注意到这不是事实,市场并不是一直稳定的,当然经济学家也同样发现了这一点。但传统观点认为价格波动很大程度上只是随机的“白噪声”,就像一杯水中细微的温度梯度或者电路中不休的电磁噪波。
但无法解释的是,经济波动的统计数据看起来并不像一个平衡状态中的随机噪声。它们的峰更尖,经济学家形象地称之为“重尾”(heavy-tailed)。该现象并不是首次发现,但人们一直不能明确解释其成因。而以往,经济学中一些重要理论甚至不考虑“重尾”现象,并且默认市场波动是符合正态分布的白噪声。这从本质上否认了市场可能会频繁经历大幅波动,这也是导致2008经济危机发生的原因之一。
现在,经济市场逐渐表现出了非均衡系统的现象,这些现象让物理学家有种熟悉感。吉布斯的统计物理模型已经被验证不适用于经济市场,因为价格波动不是多个相互独立随机过程的集合,更不是外力干预影响造成的。相反,其是由内部许多独立的市场个体动态反馈决定。大幅波动似乎源自“羊群效应”,一种从众和跟风的心理。这种现象对经济学家来说并不陌生,凯恩斯所提出“动物精神”就对该现象进行了描述。在非均衡系统中,每一个经济个体的决策都会引发反馈和连锁传播,最终形成“羊群效应”。
现代物理统计学正努力探索非均衡系统。尽管如此,不少经济学家抵制在本领域引入现代统计物理的工具。为什么?答案是复杂的。对萨缪尔森来说非均衡状态似乎违背直觉。
支持均衡市场状态的萨缪尔森等人曾投入相当大的精力构建出简洁、可解的均衡模型,如果选择放弃该理论,经济学家会面临极大的损失。在十几年前,甚至有经济学期刊直接拒绝刊登任何基于非均衡模型的论文。
不管经济学家出于什么原因排斥非均衡模型,其带来的后果都非常严重。一些政治领导人因为过于相信均衡理论,认为总是在繁荣与萧条之间转换的经济周期不存在了,但2008年的经济危机给许多经济学家打了个措手不及。现在,不会再有人说出均衡理论至上这种话。
粒子化人群
有关非平衡物理,还有很多可以研究。20世纪90年代以来,平衡状态之外的“临界状态”成为一个热门话题。这样的状态出现在许多自然现象中,包括昆虫群体和大脑回路中。因此有人提出,经济体系可能永远处在一个临界状态。一些研究人员尝试把非平衡态热力学应用到微观模型上,为的就是理解微观组分的相互作用和行为如何引起宏观变化。
许多人正试图研究类似“自下而上”的、粒子化的模型来理解社会现象。在20世纪50年代,物理及社会心理学家库尔特·勒温(Kurt Lewin)认为,人和带着不同电荷的粒子一样,通过信仰、习惯,以及其他特定的“力场”,在心理上相互吸引或排斥。1971年澳大利亚科学家L·F·亨德森(L. F. Henderson)认为麦克斯韦和玻耳兹曼的微观气体模型可以非常贴切地解释群体性行为。他指出,人们沿着人行道行走时,步行速度呈钟形曲线分布,即高速和低速走动的人都很少,大部分以平均速度行走;而当人遇到像一个收窄的路口或检票闸的障碍时,“人群气体”会转变成更致密的状态,就像水蒸气转变成水。
但是,麦克斯韦-玻耳兹曼气体是一个平衡态的概念。大多数情况下,社会现象都处在平衡态之外:人潮起起落落,某个瞬间拥堵不通,下一刻畅通无阻。但如果将移动的人看作相互作用的粒子,就可以从平衡状态中脱离。这种非平衡态理论已经被物理学家用来描述各种群体的运动,从繁忙交通中的的车流,到密集的人群中突然出现的恐慌。
这些非平衡态模型在对交通的描述中具有很高的价值,汽车具有自由、密集移动的特征,而堵车现象可以类比液体凝固。不同的是,液体凝固是一个平衡过程,而交通状况是非平衡的、耗散的状态。基于物理学构建而成的交通模型,车辆就会成为一种特殊的粒子,车辆为了避免碰撞仿佛存在一些不稳定的排斥力,这种力让车流表现出了特殊的运作方式,会“走走停停”,就像海浪一样。
另一个社会物理学渗透的领域包括投票等决策行为。最早,勒温提出了一种“社会力”学说,即人类是如何互相影响个人选择的。比如我们的决策会受到同伴的影响,这在物理学家看来,就像磁子会因为周围的“邻居”而产生特定的偶极子取向。这种磁领域相关的模型也已被用于研究社会行为,比如共识是如何出现的,谣言如何传播,以及极端主义观点如何影响他人等问题。物理学中的一些概念,比如静电场,就可以类比媒体或广告的诱导影响,同样可以用来解释社会现象。
有时,这些磁子模型是平衡模型:你找的是系统能维持的一个状态,而不是内部所有磁子全是相同取向、像过度冷却后的能量最低状态。与能量最低状态相对应的就是所有人的“共识”状态。而在人类社会中,不同人群就对应着不同的磁子区域,这些区域中占主导地位的观点不同。而正因为个体选择可能随时改变,因此这些区域之间的界限会不断变化。
而非均衡模型告诉我们,这种随机界限并不代表完全紊乱:做出决策的个体可以形成临时“共识”,与此同时,“共识”所组成区域的大小和形状可以不断变化。某些情况下,这种集体行为会产生之前提到的“羊群效应”,致使市场陷入大波动。
尽管运用非平衡模型,我们做不到预测单个经济动荡事件的发生,但至少可以评估发生的可能性,然后建立起相关的社会机制和机构来正确地分析处理它们。这就类似于防洪规划:需要收集每十年或每千年是否会发生罕见大风暴的历史数据。
在行人、交通和投票模型中,个体能采取的行动方式有限,因此应用物理模型难度不大,也不算牵强。但一些科学家正试图把这样的模型扩展到更宏大的场景,比如战争和恐怖主义,历史更替和国家扩张,甚至引起气候变化的人类行为。越来越多的科学家也参与其中,集合了社会学家、计算机学家、博弈论学家还有物理学家。随着模拟复杂性的提高,这些社会物理模型越来越可以重现现实:一些研究者在模型中添加了对决策有作用的神经系统模拟,来模仿人的行为,这样个体对“社会力”的响应就比铁被磁体吸引复杂得多。
社会的物理应该是可以预测却不能确定的。它不能告诉我们哪些行为或机制是正确的和道德的;但是社会物理学带来的远见,让我们看到特别的选择可能造成的后果,并帮助我们规划现有的社会体制、法律和建设,让社会以人为本而不是让人去迁就自然规律。它不是女巫的水晶球,却预测得了天气:用概率性、偶然性描述难以捉摸的永恒变化。毕竟,今天的我们比以往任何时候都更清楚在未来可能会发生什么。
原文链接:http://nautil.us/issue/33/attraction/describing-people-as-particles-isnt-always-a-bad-idea

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