可以用量子方程預測金融危機嗎?

2020-10-18 大科技

未來的經濟發展趨勢是繁榮還是衰落?社會發展趨勢如何?城市規劃怎樣適應未來商業和文化的變動?這些令人撓頭的問題引無數專家困惑不已。如今,量子物理學家也到這些領域來湊熱鬧了,他們帶來了鋒利的武器——量子力學。

量子力學是研究微觀粒子的理論,與經濟榮衰、社會發展這類宏觀議題有什麼關係呢?分別來自英國牛津大學和清華大學的兩名物理學家發現,它們之間也有共同之處:這些領域都存在著各種可能性疊加在一起的狀態——疊加態,而如何處理疊加態正是量子力學的拿手好戲。

信息龐大的複雜系統

複雜系統是變幻莫測的。例如,如果經濟系統變得簡單而有規律,人人都可以是經濟學專家了。例如假設房地產市場每周會在繁榮和衰落之間交替變化,任何人都可以根據本周是繁榮還是衰落,來做出正確的投資選擇。而且,記錄這個房地產市場的規律只需要一個比特的信息,即0或1。

但是現實並非如此簡單明了,我們的經濟體系是一個令人難以置信的複雜網絡,其中網絡裡每個因素都彼此有聯繫。擾動一個因素,就會產生無法預計的後果——例如2008年所發生的金融危機,僅僅是一家金融貸款公司破產,就產生了連鎖反應,引發了一場席捲全球的金融風暴。因此,處理任何複雜系統,我們都需要關注極其龐大的信息。

所以,理解複雜系統成為世界的重要課題,也就不足為奇了。在每年的世界經濟論壇上,專家們都要考慮如何準確預言下一場災難,不管是經濟方面的、人道方面的還是生態方面的,並設法避免它或減少其危害。

用量子力學當工具

不過,研究學家為複雜系統設計了無數模型,卻沒有一個模型能準確預測未來的發展趨勢,其問題就在於,需求的信息變量太多了,傳統的經典模型根本無法適應,這就是經濟學的難題所在。如果一門專業科學只會總結過去,卻無法預測未來,這樣的科學就沒什麼意義了。怪不得總有科學家嘲笑經濟學家是跳大神的,其預測的準確性未必能超過算命先生。

複雜系統的預測如此困難的癥結在哪呢?英國牛津大學和清華大學的兩名物理學家發現,過去許多分析複雜系統的模型,都存在著極大的信息浪費現象,其中一種最主要的浪費就是;很多信息指向未來的多種可能性,模型卻只篩選了其中一種可能性。就拿2008年的金融危機來說吧,一家金融公司的破產將可能影響整個世界的金融系統,這種情況發生的概率也許只有1%,在傳統的經濟學模型中,這個信息直接就被確定為無意義信息,在計算時被忽略了。因此,我們也可以說,如此重要的信息在傳統模型中竟然被浪費了。只要稍稍回顧一下,類似的信息浪費可以說不計其數,我們怎麼能準確地預言呢?

利用量子力學卻可以避免信息的浪費。在量子力學裡,事物是可以同時存在多種狀態的「疊加態」之中,就像那個著名的「薛丁格的貓」,可以同時處在活著和死著的狀態。比如,一家金融公司的破產,既可能影響整個世界的金融體系,也可能連水花也沒濺起一朵。量子方程就取這個變量的疊加態,然後把信息交給量子計算機處理即可。雖然量子計算機不會知道一家金融公司破產對整個經濟系統有沒有影響,但是它處理的過程中,信息始終可以保留而不被浪費掉。另外,既然處理問題時不會浪費信息,那麼即使我們掌握的初始信息不多,它也可以比較準確地給出結果。(而不像普通的系統那樣,初始信息不多,又會浪費信息,結果會與實際偏差極大。)

總之,解決複雜系統的問題,在於如何處理信息。利用量子力學的方法,複雜系統就變得簡單起來。愛因斯坦曾經說過上帝是不擲骰子的,這表達了他對量子力學描述現實能力的質疑。假如愛因斯坦知道這個發現,也許他真的會加入支持量子力學的陣營。

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