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郑渝川网易博客

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理解临界状态才能敬畏风险  

2017-06-23 09:02:41|  分类: 书评 |  标签: |举报 |字号 订阅

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书名:失效的科学
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来自豆瓣读书资源

 理解临界状态才能敬畏风险 

                        /郑渝川

所评图书:

书名:《失效的科学:灾难是怎样发生的》

作者:(美)马克·布查纳

译者:李文君、李高进

出版社:北京联合出版公司

出版日期:20175

 

    1987年,丹麦理论物理学家巴克、北京大学物理学院教授汤超、美国佐治亚理工大学教授库尔特·韦森菲尔德在纽约的布鲁克海文国家实验室玩了一个小游戏,即后来非常著名的“沙堆实验”。

    如果将沙子堆在地上或者桌子上,沙堆会越堆越高吗?随着沙堆增高,其边沿会变得更加陡峭,下一颗落下的沙粒都可能导致雪崩式的坍塌。当沙堆坍塌后,沙子会沿侧面滑落到更平坦的区域,导致沙堆缩小而非增大。巴克、汤超和韦森菲尔德试图理解其中的变化,通过计算机模拟沙粒跌落的过程,创立简单规则设定沙堆变得陡峭时沙粒将如何滑落。

    实验发现,预测沙堆何时、何等规模下发生坍塌,是不可能的。“典型”的沙堆雪崩并不存在,有些坍塌只涉及少数沙子,有些则牵动成百上千粒,还有的会让整个沙堆坍塌。为了弄清沙堆为何会出现这样的情况,他们优化了此后的计算机模拟,将陡峭部分着色,相对平坦稳定的地方涂成绿色,而陡峭或即将发生雪崩的地方涂成红色,结果发现,沙堆最初几乎完全是绿色的,随着其规模增大,红色开始侵蚀绿色区域。随着更多沙粒落下,相对分散的红色区域不断增多,彼此连接成危险的不稳定状态。落入红色区域的沙粒会像多米诺骨牌一样导致周围沙粒滑坡。如果红色网络相对稀疏,没有连成片,单颗沙粒带来的影响就十分有限。

这个实验揭示了“临界状态”,而这种敏感状态不仅仅存在于地壳、森林、生态系统,而且广泛出现在社会生活、金融市场。用“临界状态”来理解金融市场震荡乃至股市崩盘等极端现象

20世纪80年代,许多科学家痴迷于混沌理论,甚至希望借此来解释金融市场的疯狂涨落,但其努力先后宣告失败。其实,这是因为,混沌只能解释某些事物的不可预知性,却无法解释其巨变性。美国科学国家、《自然》杂志前编辑、《新科学家》杂志特约编辑、弗尼吉亚大学理论物理学博士马克·布查纳在其所著的《失效的科学:灾难是怎样发生的》一书中,用复杂系统物理的巨变理论、非平衡态理论,详细解释了自然世界和社会生活中广泛存在的临界状态,还深入评析了临界状态和非平衡态对于历史发展的影响。这本书出版后,曾获《自然》杂志盛赞,而《独立包》评价指出,通过马克·布查纳的努力,读者将了解“人类世界、地震和金融市场等其实拥有相同的活动模式。”

要理解临界状态,书中引入了地震预测分析的讨论。从20世纪50年代到21世纪初,许多地球物理学专家以及数量更多的业余地震研究者,都曾作出过地震预警,但没有出现过能否达到“50%正确率,精确度需要控制在1天和50千米之内”的预测。书中指出,原因不在于地球物理科学应用的原理和工具是否精确,而是因为地震并没有可靠的前兆,无法从过去发生过的地震去推导、预测新的地震。尽管地球物理学家坚信地震总是倾向于发生在两个或多个板块接触的地方,但板块间还会出现其他的作用方式,板块之中地壳上的断层也会相互作用,这些都是导致地震发生的因素,归结起来看具有相当的复杂性。

如果将世界各地很长一段时期内的地震发生数据绘制成图,就将呈现明显的钟形曲线(也称为高斯分布),即震级很高和很微弱的“极端情况”都是极少数,大多数地震震级处于平均值附近,而不同震级的地震在数量上呈现出“幂律分布”的特征。有趣的是,如果将冷冻的马铃薯敲碎,进行统计后会发现,裂成的大小不同的碎块,同样会呈现幂律分布的特征。

1963年,IBM一位数学家发现,芝加哥商业交易所棉花交易涨跌的价格曲线,像是连绵起伏的山峦;类似的规律还出现在云团分布、碎玻璃片的锯齿边沿、不规则的砖石断面、海岸线、海洋浮游生物群的分布、人类心脏的跳动模式等许多事物中。这即是分形理论。分形理论上构建起的“凝聚模型”中,不同事物随机组合、发展、变化后形成的图形都非常相似,精确符合相同的幂律分布,而随机出现的偶然事件则成为模型核心。

地震之所以难以预测,就是因为地壳恰好处于临界状态,位于崩溃边缘,而在自然世界和社会生活的其他方面,临界状态中的偶然的关键事件,会自发而随机出现。这方面最典型的例子就是生物进化。

书中还指出,包括美国在内,很多国家的森林公园在人为纵火之外发生火灾的概率,即所谓的“黄石效应”,也遵循幂律分布与随机性。具有讽刺意味的是,美国土地管理局负有保护森林公园的职责,对于火灾采取“零容忍”的态度,哪怕火灾因为闪电等自然原因引起,也要尽可能快的设法扑灭,但此举换来的是山火发生频率增加。原因是自然原因引起的火灾减少,使得死树、野草、细枝、灌木、树皮、树叶等原本可以因为自然火灾消灭的因素被长期积累,使得新树得不到好的成长环境,且到处都是易燃物,所以“零容忍”扑灭山火换来的结果是,森林处于更加危险的临界状态,更容易引起难以扑灭的火灾。

经济学家、金融学家对现代金融的不稳定,给出了诸多解释。许多增长、发展、预测理论,内在逻辑都是“经济可被操控”,也有不少经济学家笃信“有效市场假说”,认为市场将自行调节为供求关系完美平衡、价格符合内在价值的体系。实际上,法国数学家路易斯·巴契里耶1900年在《投机理论》的论文中就曾给出了金融价格遵循接近于钟形曲线分布的判断。20世纪90年代,研究人员利用计算机对全球股市和外汇市场进行了深入调查,发现了价格走势遵循幂律分布,上下波动非常正常,也不排除出现大开大走的极端情况。书作者分析指出,金融市场因为涉及的要素、因素很多,带有空前的复杂性,要比自然世界和社会生活其他方面,更加贴近于临界状态共有的剧烈且动荡的特性。

从这个意义上讲,基于历史数据,希望更好的改善金融市场价格走势的预测水平,在方法上并不可行,要增强对于市场的了解,理解风险,就要首先理解临界状态,由此在规则和随机之间明晰概念,走出感性的误区,保持审慎和敬畏。


本文发表在“界面新闻网”6月22日

http://www.jiemian.com/article/1415883.html


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