陈平：工具是非线性动力学和非平衡态统计物理学
【文/陈平】
我生于抗日战争后期，亲历重庆解放、“大跃进”、三年困难时期、“四清运动”和“文化大革命”，深感历史潮流的非平衡发展趋势。探讨中国的复兴之路，是我求学和探索过程中始终关注的问题。
我受华罗庚感召，于1962年进入北京中国科技大学物理系学习，深受前辈物理学家严济慈、钱临照的影响，不仅对相对论和量子力学的基本问题有浓厚兴趣，也反复思考近代中国落后于西方的历史原因。
1973年，我在成昆铁路当工人期间，业余时间读到普里戈金刚发表的论文“演化热力学”，该文章成为跨越生物学和物理学的桥梁。出国留学后，我在1981年加入普里戈金领导的布鲁塞尔奥斯汀学派，目标就是架起经济学和物理学之间的桥梁。我们的工具是非线性动力学和非平衡态统计物理学，研究的起点是主流经济学的“老大难”问题——分工机制和经济周期。
我曾经问过我的博士生导师——比利时籍俄裔物理学家普里戈金，为什么他对跨学科研究保持终身的兴趣。他告诉我，他十月革命期间生于俄国，后随家庭流亡西欧。饱经革命和战乱的经历让他深感世界历史是非均衡、不确定和不可逆的。
他的科学兴趣在物理学，爱好在历史和人类学。让他迷惑的是，牛顿力学和量子力学都是时间对称的（物理学对可逆过程的抽象表述），这和他观察到的历史相矛盾。时间箭头的起源成为他终身思考的科学问题。普里戈金因为对物理和历史不能取舍，就用物理学方法来研究历史，开创了非平衡态物理学。
我自己的经历和普里戈金产生了共鸣，我成为普里戈金二十余年的学生与同事，有幸参与复杂系统科学的奠基，开拓经济复杂性的新领域。
经过近半个世纪的努力，我们有能力解决西方主流的新古典经济学留下的难题。我们认为数理经济学走过的弯路，不是用了太多，而是用了太少的数学工具。方法论的原因是新古典经济学的创始人由于时代的局限，不理解物理系统的基本分类，他们企图用封闭系统的静态数学工具来分析开放系统的动态演化，得到许多似是而非的结果。
经济是高度不平衡的耗散系统，有显著的生命节律和代谢周期。计量经济学用噪声驱动和布朗运动来刻画市场经济“看不见的手”，就不可能理解持续的经济波动和金融危机。目前对读者来说陌生的经济复杂性，将成为后危机时代经济学的常识。
新古典经济学的创始人多是应用数学家和统计学家，他们受实证主义哲学的影响，不关心数理模型的现实性和理论基础。我是从事实验物理和理论物理研究的物理学家，深感理论和实验相结合的重要。科学范式变革的起点是观察“反常”的经验现象和提出基础性的理论问题。
“文化大革命”开始时，我是北京中国科技大学物理系四年级的学生。我对经济问题的兴趣来自1967年春季对太原重机厂做的一次田野调查，重新发现亚当·斯密在《国富论》第一篇第三章的主题：“分工受市场规模的限制”。
当时我注意到，第一个五年计划期间从苏联引进的现代企业长期亏损，生产能力达不到设计水平的原因，是国内市场狭小。因为中国经济在西方封锁的条件下，无法利用国际市场来实现重工业的规模经济。令我惊奇的是，政治经济学和新古典经济学都不强调规模经济在工业化过程中，具有“创造性毁灭”的核心地位。
1967年我被分配到四川成都铁路局，在成昆铁路眉山电务段当了五年工人。我的自号“眉山剑客”，说明我经济学研究的灵感，不是源于教科书，而是来自铁路工人的经验观察，以及学派交锋中产生的问题意识。铁路网络的连续安全运作，既要求集中的计划性，也需要横向的大协作，不可能只靠价格机制这只“看不见的手”来协调跨时空的分工。经济学的理性人理论和经济的复杂现实比，还处在工业革命前的小农经济加手工作坊时代。
我在劳动之余，除了保持对理论物理的兴趣，还系统比较了中国和西方的科学技术史、科技政策史和经济发展史。李约瑟问题（即近代科学和资本主义为何起源于西欧而非中国）引起了我的注意。
启蒙运动家通常把近代中国的落后归于中国的重农抑商政策和儒家文化。1973年我读到《今日物理》杂志上普里戈金的论文“演化热力学”陈平：工具是非线性动力学和非平衡态统计物理学，立刻产生新的思路。
普里戈金注意到热力学和生物学的演化趋势是矛盾的。热力学预言孤立系统的熵只会增加，系统趋向均衡的结果是无差异的“热寂”。达尔文观察到生物演化的趋势是多样和复杂的，这种非均衡的现象只存在于开放的热力学系统。开放系统中生命结构维持的前提是维持耗散的能量流、物质流和信息流。这和新古典经济学均衡论的世界观完全不同。
开放竞争的不同模式成为我的历史比较研究的新方向：从研究战争类型开始，进入分工模式类型的研究。我发现资源环境制约了技术经济的选择，后者又对文化和制度的演化产生定向的影响。出国后，我才知道我在国内的独立思考和西方文化人类学的思路更为接近。
我把非平衡态物理学的研究系统用于经济研究，始于1981年到美国得克萨斯大学奥斯汀分校物理系做研究生，跟非平衡态物理学的奠基人普里戈金研究非平衡态统计物理学。我对经济复杂性的兴趣从生态系统的演化动力学开始，1984年起转为探索经济混沌。
我的第一个课题是推广布鲁塞尔学派的蚂蚁分工模型，试图引入经济的分工演化，基础是理论生态学的物种竞争模型。
为了解释中国农业精耕细作和西欧农业规模经济所需的人口—资源前提，我把文化因素引入学习策略的选择。在1987年关于分工起源和社会分化的论文中，我用中西、美日不同的学习竞争策略，来解释大国兴衰的多种规律，引起系统工程学派的注意。
金融危机后中国崛起的机制给西方主流经济学带来困惑。我在2012年国际熊彼特会议上，把1987年的学习竞争模型改名为“代谢增长论”，该模型与主流经济学的外生和内生增长论比较，更能解释文明兴衰的生态经济学机制，得到西方演化经济学派的重视。
要理解多元文明演化分岔的非平衡机制，皮亚杰的认知心理学、史学的年鉴学派、社会学的世界体系、文化人类学的文化唯物论，都对我们的工作产生了有益的启示。非线性动力学的数学表象和人文的历史观察可以相互参照。
中国道路的崛起引发了对西方中心论的质疑。我们提出的一般斯密定理，即系统稳定性和复杂性之间的此消彼长关系，不仅可以解释文明演化的多样性经济学是从哲学中分离出来的，也有助于理解毛泽东“农村包围城市”的非均衡发展模式以及邓小平开放竞争的混合经济模式，突破了马克思的历史唯物主义和列宁国有托拉斯的指令经济模式。
我在1984—1987年间做的第二个课题是搜寻经济混沌的经验和理论证据。
非线性动力学方程从两个边缘学科发现混沌解：气象学的非线性微分方程组和生态学的非线性差分方程。“决定论混沌”是数学家取的名字，用来刻画非线性决定论方程在某些条件下产生的不稳定的紊乱轨迹。物理学的另一术语是“奇怪吸引子”，奇怪之处在于数学解的测度维度是分数而非整数。
最初物理学家没有注意混沌的发现，一度认为混沌只是计算机的数字解，缺乏物理意义。1984年普里戈金的弟子尼科里斯夫妇在从深海岩心提取的温度数据中，发现气象吸引子的经验证据，使普里戈金的态度立即发生了转变。他建议我寻找经济混沌的证据。我当即放下即将答辩的分工演化的课题，从头开始研究经济数据。我发现经济混沌显示的关键在于是否存在经济观察的优越参照系，也就是要解决宏观经济观察的哥白尼问题和开普勒问题。
我在1988年发表的“货币指数”一文中提出的经济混沌的经验证据和理论模型，否定了货币学派的外生货币理论，支持了奥地利学派的内生货币理论，引起了萨缪尔森对经济混沌的兴趣。
经济学家保罗·萨缪尔森（资料图）
经济周期的专家扎诺维奇来访时介绍我试用真实经济周期学派（RBC）使用的冯·诺依曼原创的HP滤波器，极大改善了经济周期和增长趋势分离的结果。
信号处理专家钱世锷发展的时频分析，整合了量子力学的维格纳变换和量子光学的伽伯小波，最终解决了小波和噪声的分离方法，使我们得以在1996年得到金融和宏观指数中广泛存在色混沌（具有特征频率的非线性振荡）的经验证据，修正了以白噪声理论为依据的有效市场假说。
经济复杂性研究的结果显示，非稳态的经济现象远比稳态的物理实验复杂。研究非线性、非稳态、非均衡的经济动力学，需要引入新的数学工具，其结果拓展了新古典经济学以线性、稳态、均衡解为基础的计量模型。对西方经济数据的分析证明，熊彼特的创新演化经济学，把生物学的视角引入经济分析，比新古典经济学的还原论和机械论更接近工业经济的现实。
社会科学与自然科学不同，单靠数理方法的进步，难以改变社会科学的思维范式。和复杂科学在自然科学中的进展相比，经济复杂性研究面临的来自主流范式的阻力要大得多。
为理解主流经济学家敌视经济混沌的思想基础，我从1997年开始，用非平衡态统计力学的方法，系统检验新古典经济学的基础模型，得到了意想不到的结果。我在1999年发现计量经济学的弗里希噪声驱动周期模型是永动机模型，该模型理论上不成立，历史上也从未正式发表，是诺奖史上的一大怪事。卢卡斯用以挑战凯恩斯宏观经济学的微观基础模型，无力解释宏观指数的大幅涨落；宏观经济周期的根源是中观的金融中介，不是微观的家庭或企业。
我们又在2005年发现期权定价的基础模型布朗运动不适合刻画持续的金融市场，因为其本质是单体模型，随时间发散。现实的金融市场既不是有效的，也不是脆弱的。我的学生唐毅南发现用群体的生灭过程可以统一刻画平静与危机的金融市场，包括期权定价和金融危机。2006年我实地考察和对比调查了中国与东欧的转型经济，发现价格调整的难题不在于信息不对称和交易成本经济学是从哲学中分离出来的，而在于不同产业有不同的生命周期陈平：工具是非线性动力学和非平衡态统计物理学，导致宏观协调的不确定性极为复杂。
微观经济学的阿罗德布鲁模型假设产品周期无穷长，价格调整速度无穷快，结果产生了误导东欧转型的“休克疗法”，使价格自由化政策瓦解了苏东已有的分工体系，造成严重的转型萧条。中国经济的改革采用“摸着石头过河”的办法来应对体制转型过程中的复杂性和不确定性，价格改革的双轨制给不同产业的结构调整创造了开放竞争下的学习时空，兼顾了技术代谢的创新和宏观经济的稳定。
2008年发源于美国的金融危机推动了世界经济学界的新思维运动，中国经济的崛起强化了多元文明历史观的发展。萨缪尔森早在1995年对笔者工作的评价信中就曾预言，我们的工作可能成为新的理论范式经济学是从哲学中分离出来的，能否取代主流理论有待未来检验。
我们在跨学科的国际交流中意识到，生态学发现的小波模型可以统一刻画微观、中观、宏观和史观经济学，包括不同时间尺度上的技术更新和体制演变。复杂演化经济学的生机论和系统论，可以大大拓展新古典经济学以个体原子为基础的世界观。新古典经济学可观察的均衡模型可以被看作对经济运动的短期近似。
陈平著，《代谢增长论》，北京大学出版社，想入手请点这里
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