用粒子来描述我们人类？或许是个好点子

信息商业学家和流行心理学家芭芭拉·迪安杰利斯曾经说过：“爱比任何其他的力量都强大”。不管你是否同意她的看法，迪安杰利斯所做的正是我们一直在做的——她在用物理学的语言来描述社会现象。



信息商业学家和流行心理学家芭芭拉·迪安杰利斯曾经说过：“爱比任何其他的力量都强大”。不管你是否同意她的看法，迪安杰利斯所做的正是我们一直在做的——她在用物理学的语言来描述社会现象。

“我情不自禁地被他吸引”；

“你不能强迫我”；

“我们认识到舆论的力量”；

“这些政策把我排斥在外”。

当然，我们不能用测量重力或是磁力的方式来探测这些“社会力量”。但是不得不说，物理思维已经融入我们的语言，并且无论是在经济学还是心理学的研究中，这种思维也已成为许多重要的研究社会行为的模型中的核心概念。所以，问题的关键是，我们希望它在那里吗？

将人类比作被无形力量控制的小磁铁或粒子，似乎不太可能，甚至是侮辱的。但危险并不在于“社会物理学”的缺乏人性，而在于我们有没有使用“正确的”物理来思考它。

物理学家们已然了解，经典的平衡态模型往往很难描述自然界的各种系统。同样的道理，社会学的建模者们也必须要认识到那种认为社会仅有一种运动方式，将适当的参数代入牛顿力学的模型就能得到一切注定的结果的思想是错误的。

毕竟社会很难存在平衡状态。社会物理学需要反映出人的特质：让人大吃一惊的能力。

社会物理学的诱惑与陷阱均能在经济学中体现。亚当·史密斯虽然从未真正使用过像 “市场力量”这样的术语，但这种相似感清楚地呈现在他的脑海中。当他注意到市场价格是如何被某种“自然”价值所指引时，他便想到这与一个世纪前牛顿·艾萨克提出的重力有异曲同工之处。另外，史密斯还在他写的《国富论》中提到一只“看不见的手”在维持着经济的平衡。

然而，史密斯不是唯一追随牛顿的人。在当时，牛顿力学被认为可以用来理解一切自然现象，甚至可能包括人体力学和社会力学。1728年，在一首歌颂牛顿力学超凡普适性的诗中，法国自然哲学家Jean Théophile Desaguliers写到:“如同重力一样的引力概念在政治界也是普适的，正如他在哲学界一样。”

自十九世纪以来，人们普遍认为经济学和天文学一样，都会遵循特定的规律。并且，任何干扰这些定律运作的行为（即试图通过调控规范市场）都是不明智的、违背自然的和极其不道德的。正如美国作家拉尔夫·沃尔多·爱默生写到：“自然法则通过贸易表现出来，正如一个玩具电池表现电的作用。供求关系决定社会价值的平衡，如同海平面一样保持稳定。任何技巧或法规，在经历反应、过剩和破产之后，都会走向自我灭亡。崇高的自然法则在此间和在原子、星系间并无不同。”

一个明显反对这种经济学“物理化”的观点是，尽管无生命的行星在空间中会沿着固定的椭圆形轨道运动，经济的走势却是由人的意志—一种后来被约翰·梅纳德·凯恩斯称之为“动物精神”的东西所支配的。它必然不会遵循相同的数学规则，或具有同等的可预测性。

但人性的善变正如18世纪和19世纪早期科学家标榜的那样，是可以用统计学来描述的。许多人惊奇地发现，人的意志行为，如犯罪、自杀；或看似无法估量的随机情况，如没有投递的邮件，均遵循着可靠的统计规律。不仅平均值会保持相当的恒定，与平均值之间的小偏差也会逐渐趋向一条光滑的数学曲线，被称为贝尔曲线或高斯曲线，是以德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯命名的。并非巧合的是，社会科学的一些早期统计工作正是由物理科学家做出的，如法国的皮埃尔-西蒙·拉普拉斯和比利时天文学家阿道夫·凯特勒。当今，一些社会现象符合高斯统计的事实并不令人惊讶，因为我们知道，这些都是彼此独立的事件定量统计的结果，这表明在这些情况下，结果是随机性的。但是对于19世纪的科学家来说，这一事实无疑主导了一种想法:在社会科学中，一定存在着某种特定的规律，就如同在机械力学中的牛顿定律。在这种信念的支持下，法国哲学家奥古斯特·孔德的观点认为，科学可以按层次排序，在我们充分了解后，所有的科学都可以写成定律，并且可以被预测。而牛顿力学则是这一切的基础，所有的其他科学都可以在此基础上建立模型。孔德呼吁一个“社会物理学”的出现，来完成牛顿留下来的伟大工程。

如果是这样的话，经济学的规律是从哪里来的？显然，这些规律源于不计其数的个人贸易商、经销商和投资者在市场上的行为。但是，我们如何能把所有人性都考虑在内？物理学似乎再一次有了答案。

在19中期世纪，统计推理的思想十分风靡，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分析物质的行为，理解气体的整体性质（如压力、温度和体积）如何由无数无规律的分子“疯狂”的热运动产生。在此基础上，便诞生了统计力学。自此，统计力学的出现加强了人们对于微观物质的认识。人们不必去了解每个微观粒子的行为，各个独立的行为将被平均化，嘈杂混乱的微观状态呈现出来的则是平滑和可预测的宏观态。

这些想法很快被吸收进了经济学领域。1900年一个年轻的法国物理学家路易·巴舍利耶提出了类似于随机行走的理论。这比艾伯特·爱因斯坦给出它的严格描述来解释布朗运动(悬浮在水中微小颗粒的不规则运动)要提前5年。然而巴舍利耶没有运用这一理念来理解物质的微粒，而是将其应用于描述股票市场的波动。

从长远来看，更具影响力的是美国科学家约西亚威·拉德·吉布斯的工作，他在19世纪初提出了统计力学的框架，并且这一框架一直沿用至今。吉布斯的学生和门徒埃德温·维尔·威尔逊后来成为了经济学家保罗·萨缪尔森的导师，在其博士论文的基础上，他于1947年正式出版了《经济分析基础》。其中，萨缪尔森运用吉布斯的统计理论，解释了个体行为如何影响总体经济运作，这或多或少成为了构筑微观经济学的基础。这些听起来特别伟大，物理学的思想在任何地方都有用。但问题在于，对描述经济学体系而言，它们都是“伪”物理。吉布斯等人发展的统计力学是一个多粒子处于平衡态的理论，比如在恒定温度下的一杯水。同样，牛顿的经典力学框架和亚当斯密的“看不见的手”也需要市场处于一个稳定的平衡态，其中，价格在供求平衡中接近其自然价值。

当然，你可能已经注意到市场并不是稳定的，经济学家也注意到了。但传统的观点认为，价格波动在很大程度上只是随机的“白噪声”，就像一杯水不同位置温度不同或是电路中的电气噪声。但当价格暴跌时，就像烧杯中的水温突然升至沸点或跌至冰点，这是怎么发生的呢？经济学理论中的标准解释是：市场受到来自外在的冲击，政治决策、技术变革、自然灾害等外部事件都会干扰到原本稳定的市场。

但是，经济波动的统计数据从来不会真正像平衡态的随机白噪声，它们比经济学家所说的更加尖刻，它们是“重尾分布”。这些早已被得知，却一直无法被清楚的解释。同样，一些经济学中的关键理论，比如布莱克—斯克尔斯期权定价公式，用来计算高风险衍生品市场中“正确”的价格，就忽略了重尾分布并假设波动都像高斯分布中的白噪声。这种忽略带来的不精确性，基本没考虑市场承受较大较频繁的波动的可能性，这也被认为是2008年全球经济危机背后的一个因素。“平衡，这一捷径是一种研究经济模式的自然方式，这使他们可以被数学分析”，一个在新墨西哥州圣菲研究所的经济学家亚瑟·布瑞恩所说。“这是一种可以理解的，甚至是正确的推动经济学发展的方式。它的中心结构，平衡态理论，不仅在数学表达上是简洁的，而且在建模中，我们可以构建其图像，从整体上理解经济学。”但正如亚瑟所说，我们所付出的代价是，这种经济学模型是“存在于一个秩序井然、可知和完善的柏拉图世界，背离了模糊、凌乱和真实的世界”。

现在很清楚，所有的迹象都表明，经济市场是一个对物理学家来说熟知的不平衡的系统。这意味着吉布斯的统计物理不是正确的模型。更重要的是，对于价格波动的最好解释不再是来自标准模型(许多随机的集合、独立的决策或是外部冲击)，而主要是内部的结果和市场空前活跃的动态(其中反馈与决策相互依赖)。大的波动，比如过高估价和暴跌，似乎来自于羊群效应：每个人都跟着做他们看到别人所做的事情。这在现实世界很显然，对于经济学家来说也是一个熟悉的观点。这也是凯因斯理论中“动物精神”的一部分。所以，这种考虑到反馈和代理决策的连锁传播的非平衡经济模型就可以解释这些事情。

尽管如此，许多经济学家一直拒绝引入现代统计物理学中解决非平衡系统的工具来描述这类经济学问题。他们之所以不愿意这么做的原因很复杂。对于萨缪尔森来说，非平衡状态似乎违背直觉，他在1947年写到，“不稳定的平衡位置，即使存在，也是短暂的，非持续状态…，就像鸡蛋多少次被人们看到立在它的末端？”然而，我们现在知道，这些状态在我们身边无处不在：在生态系统中，在天气中，在社会中。

当然，学术惯性也是其中的一个重要原因。经济学家们在萨缪尔等人所创造的规整的、可解决的平衡均衡模型中投资巨大，所以他们不愿意损失过多。曾经，我听说有的经济类期刊（至少，在十年前它们是这么做的）会直接拒绝发表不是以平衡模型为基础的文章。这当然就是所谓的“沉闷的科学”。

当然，这里还有一个意识形态的问题。学术界的经济学家们往往会对批评他们数学模型中存在空想理论的建议表示愤怒。换句话来说，如果你是一个倾向于相信“市场最清楚”及调控在本质上不对的经济学家、政治家或银行家，你会很容易为自己在经济学均衡理论中的观点找到理由。正如亚瑟所说：“如果我们假设均衡，就是把一个很强的过滤器放在我们可见的经济上。在所定义的平衡下，我们将看不到任何改善或进一步的调整，看不到探索和创造，看不到短暂现象。因此在经济学中任何涉及到调整的东西，包括适应、革新、结构变革，甚至是历史本身，都必须被理论所忽视和抛弃。”

不管是什么原因，这样的后果是相当可怕的。市场均衡模型的神话使得一些国家政治领导人声明：那种盛衰周期循环已经沦为历史。而这仅发生在2008年经济危机前几个月，随后全球经济几乎破产。虽然当今没有人敢再发出那样的声明，但是几乎没有迹象表明，当今经济学模型中明显的不确定性唤醒了人们对于传统核心准则的反思。所以我们没有理由希望它能在未来提供更加可靠的指导。



在近一个世纪以来，物理学家们一直在设计平衡模型的替代。但是在2008年，它彻底地让我们失望了。早在上个世纪30年代，挪威出生的科学家昂萨格，20世纪一个鲜为人知的天才，已经开始这方面的努力。他的研究表明，对于一个平衡状态的小偏离，使系统远离平衡的力（如温度梯度）和导致这一过程的几率之间存在数学关系。因为这项工作，昂萨格在1968获得了诺贝尔化学奖。

另一项化学诺贝尔奖在1977年授予了俄罗斯出生的伊利亚·普里高津，表彰他进一步扩展了非平衡热力学。普里高津认为，如果系统与真正的平衡态偏离不大，系统将处于一种熵(通俗来说就是混乱度)增加最慢的状态。他还证明了，随着远离平衡的驱动力的增长，系统可能会在整体状态和组织模式中发生突变，就像固体和液体之间的转变。而且，这些非平衡态并不一定是无序和混乱的，但是它们可能包含惊人数量的结构。

所有这一切都被经验证实。从19世纪就众所周知，如果你从平底锅下面加热液体，底部的热液体密度会变小，并且由于对流而上升。在高于一定的加热阈值后，对流运动会将液体组织成单元，将液体从底部升到顶部并再循环回来。同时，这些单元并不是任意的；在适当的情况下它们会以一个非常规律的形状排列，如一系列的条纹卷或六边形格子。这些状态是不平衡的，因为其中存在着对流运动，但它们很有秩序。它们便属于普里高津所谓的“耗散结构”。“耗散结构”是指一种非平衡态，它会耗散驱动系统离开平衡态的能量。我们在地球的海洋和大气的对流循环中便可以观察到这种有组织的、持续的流动式样。关于非平衡物理，我们还有很多东西需要探索。自上世纪90年代以来，有一个热门话题是对脱离平衡态的“临界状态”（组分是有序的，但是存在大的涨落）的理解：就像生长中的谷物重复经历着崩塌。这样的状态存在于许多自然现象中，例如生物界，比如成群的昆虫及大脑活动模式。经济系统被认为很可能永远处于这样一个临界状态（在技术层面，虽然现在看来通俗贴切）。研究者如加利福尼亚的劳伦斯伯克利国家实验室的克里斯托弗Jarzynski和马里兰大学的加文·克鲁克斯，都试图把麦斯威尔和吉布斯建立平衡态热力学的微观基础引入到非平衡系统中来，以了解各部件的相互作用和运动是如何引起大范围的行为。

长久以来，人们都致力于设计出这种“由细节到整体”的粒子类的模型来理解社会现象。在20世纪50年代，人们提出了一个社会互动的物理模型。当时的社会心理学家勒温·库尔特认为，人们就像带电的粒子，在心理上被信仰、风俗和习惯的“力场”所吸引着。在1971年，一位澳大利亚科学家亨德森说，麦斯威尔和玻尔兹曼的微观气体模型为理解群体行为提供了相当好的基础。他发现，人们在人行道上行走的速度经统计分布为钟状，就如同麦斯威尔在气体理论中使用的粒子的分布。他还提出，当面对障碍时，如遇到瓶颈或检票口，“聚集的气体”会凝结成一种凝聚的状态，就像水蒸气冷凝成水。

但是麦斯威尔-玻尔兹曼气体是一种平衡的概念。很显然，许多（如果不是大多数的话）真实的社会现象发生在非平衡态：它们从来不会安定于一些稳定和不变的模式中。人群潮起潮落，一瞬间拥堵，下一瞬间自由流动。把运动的人看作脱离平衡态的相互作用的粒子的理论模型（通常是被他们自己内在冲动所驱使，以达到一个目标）目前已被物理学家用以描述所有类型的人群运动，从发生在繁忙走廊上的“人流”到在密集的人群中突然发生危险的“恐慌”运动。

这些模型对于描述交通流量特别有价值。交通中的自由通行、拥挤和堵塞状态，与连接气、液、固三态的凝固、融化、冷凝、蒸发等相变之间存在内在的相似性。只不过，交通状态通常是非平衡的、耗散的。基于物理的交通模型，假设车辆避免碰撞，就像有某种排斥力作用于它们之间，进而在实际交通中表现出更为复杂的行为，包括“停停走走”的一波又一波的拥堵。

除此之外，社会物理学在投票和意见构成的分析领域也发展良好。这可以追溯到勒温的“社会力量”思想，只不过现在的问题通常是关于个体的选择是如何影响另一个个体。我们被同事所做的事情影响着，这在物理学家看来，就像磁性原子会调整其磁极方向，进而与近邻保持一致。这种磁相关模型已被用来研究例如共识如何达成一致，谣言如何传播以及极端主义如何生根并在种族中传播这类问题上。另外，在一个外部的“偏置磁场”（比如媒体或广告的影响）中形成的舆论，也可以用这种方式来研究。

有些时候，这些磁性相关的模型是平衡模型：你所寻找的是系统的稳定状态，就像一块被冷却的磁铁，其磁矩方向被磁化为一致。换句话说，问题在于最终的共识是什么。但这种共识，即所说的平衡态，并非总能达成。取而代之的是，由于不同个体的随机倾向，在不同观点的主导区域之间，会存在边界的重组，即一种非平衡态。

这些非均衡模型表明，这种随机性不必产生整体的无序：这是因为意见形成要素和各种临时共识之间的相互作用是发展变化的，其大小和形态也是在不断变化中。在某些情况下，这种集体行为会产生类似的羊群效应或山寨行为，这会使经济市场产生大的波动。这样的结果表明，小的效应可以产生巨大后果，就像几块翻滚的石头可以引起雪崩（非平衡物理中的经典桥段）。这些社会的动荡可能无法用个体行为来单独地预测，但我们至少可以预测它们发生的可能性。从而，我们可以建立恰当的社会结构和体系来正确的应对这些动荡。就像规划抵御洪水：我们需要知道的只是罕见的大风暴是十年一遇，还是千年一遇。

在走路、开车或是投票这些事情上，可供选择的行动范围是很小的，进而这些基于物理的模型似乎没有太多的延伸。现在一些科学家正试图将这种模式扩展到更具挑战性的情景，比如战争和恐怖主义，城市和国家的历史演变，以及与气候变化相关的人类习惯。这些越来越深入和广阔的尝试，需要来自社会科学家、计算机科学家、博弈理论家和物理学家的通力合作，只局限在单个学术领域是很难完成的。随着我们模拟复杂性能力的加强，人们希望加入更多的现实主义：一些研究者已经在谈论往他们的模型中加入初等的决策神经网络，以使它们不再仅限于像铁对磁体那样回应“社会力量”。

社会物理学必须具备预言性，但并非确定性。它不能告诉我们哪一种行动和结构是公正和道德的。如果它包含了一些微妙的意识形态的偏见，即使是无心的，也会成为另一个用来支撑政治偏好的“理论”。如果发展正确的话，社会物理学可能会给我们带来远见，显示特定选择可能带来的结果，并帮助我们构建社会结构和体系，法律和城市，以适应人类的本性，而不是试图使人类的本性适应它们。它不是一个水晶球，而更类似于预测天气：对不断变化的天气情况的一种概率性和偶然性的描述。毕竟，今天的我们比以往任何时候都可以更好地处理那些遗落在边角的想法。

作者：PHILIP BALL

翻译：谷大春

审校：皮蛋瘦肉粥

来源：nautil.us

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