芒德勃罗：沿着博物学传统走来

　　简单说来，稳定分布的含义是，多个独立同分布随机变量序列经过适当的线性总 和（linear aggregation）后，其分布仍然保持不变。稳定分布是无穷可分的，对应于稳定分布的随机过 程是稳定过 程。稳定分布是比正态分布更广泛的一类分布，其中包含了正态分布。标准正态分布与正态分布都是稳定分布，柯西分布也是一种稳定分布，除此之外还有没有别的重要的稳定分布呢？ 这正是芒德勃罗急于思考的。实际上他的老师们已经解决了这个问题，莱维和弗雷歇（Maurice-Rene Frechet，1878-1973）细致地研究过类似问题，指出负幂律分布就是一种重要的稳定 分布（其中指数满足关系0＜b＜2）。芒氏1961年的文章《稳定帕累托随机函数与收入的乘差分》就是献给 综合工科学校的莱维教授的，而1962年的文章《帕累托分布与收入最大化》则是献给巴黎大学（Sorbonne）的弗雷歇教授的。在芒氏的文 章中，帕累 托分布也称帕累托-莱维分布。

　　芒德勃罗的经济模型中具有尺度变换下的“不变性”，他认为这十分关键，仅仅 凭这一点就 值得认真研究。他认为负幂律分布是除了高斯正态稳定分布外最简单、最值得考虑的一种稳定分布。它就像玻意耳（Boyle）的气体模型一样，可能与实际有些差别，但它是一种重要类 型，一种简单 的理想情况，只有研究清楚了这种理想情况，才能推而广之从而考虑更复杂的情形。正如我们不能说理想 气体（perfect gas）模型没有价值一样，也不能说帕累托-莱维 分布过于理想化而没有实用价值一样。从这种意义上看， 经济学界对他的反驳其实均不构成 威胁。芒德勃罗是从逻辑分类的角度、从数学可能性的角度思考问题 的，其模型撇开经验事实仍然具有理论价值。实际上1963年洛仑兹（Edward Lorenz，1917- ）的《确定性非周期流》 一文（在非线 性科学史上具有重要地位）也具有此性质，洛仑兹方程只是大气运动的一种极度的理论抽象和简化，它甚至可以与实际的大气运动无关，但仍然具有重要理论意义和间接的 实际意义。 也正因为如此，芒德勃罗与洛仑兹的理想模型的应用也就不限于什么经济学或者气象学，而具有普遍性，可以扩展到相当多的学科。芒德勃罗实际上也是这样做的，他不久 后就将莱维 稳定过程用于湍流研究，特别强调了“莱维飞行”，现在看来他的确是先行者，历史将公正地记录下他的先驱性工作。

　　以棉花价格波动为例来讲，芒德勃罗的理论的特点在于，它不是考虑在某一个特 定层次产生 价格变动的规律，而是跨越层次，寻求尺度变换下的不变性。棉花价格是一种理想的数据源，经济学家对其变动的传统看法是，短期变化与长期变化没有关联，由快涨落导致的瞬间价 格变化是随 机的，而长期的价格波动是由于显然的宏观经济形势和战争之类重要事件决定的。因此传统经济学处理此问题的办法是，在确定性的过程中加上随机的噪声。芒德勃罗却把 不同层次统 一起来，发现日变化曲线与月变化曲线的一致性。对于股票价格，他也作了类似的分析。这未必是最好的理论方法，但至少是一种可能的理论方法，而以前人们确实忽视了 它。但经济 学界由于长期习惯于自己那一套思路，对芒氏的做法自然有反感，攻击他的最好办法就是指出其曲线拟合不理想。

　　在研究股票价格变化时，芒氏极力反对“价格连续变化”的模型，认为这种照搬 牛顿力学于 经济学不济于事。在经济系统中，小的连续变化可以引起突然的不连续变化。基于这种考虑他否定了滤波预测方案和各种人为凑出高斯分布的办法。在经济学研究中他提出了标度原理 （scaling principle）。

　　设X（t）为价格，logX（t）是独立增量过程，即logX（t+d）-logX（t）具有独立于 d的分布，其中只需引入一个标度因子。芒氏立即想用此模型得出一些有意义的结果，但首 先要面对的是 这种模型的奇怪性质（实际上这竟是他所期望的）。芒氏大胆地假设logX（t+d）-logX（t）具有“无穷方差”！ 他第一次用符号V表示方差。以前人们想当然地假设方差是有限量，发散的情况根本不予考虑，也不应该考虑。用芒氏语言讲，人们似乎患了“无 穷方差综合 症”。具有反叛色彩的芒氏假定V=∞自有他的考虑：“不用说，假定V=∞的成功后果是，我就很容易使曲线具有无穷长度、曲面具有无穷面积。”（第37章）于是后来提到的 “英国海岸 线长度”、皮亚诺曲线填充、柯赫雪花曲线长度等问题都有了理论基础，当然其他思想渊源也曾帮助他得到了那些结果。但作者认为，海岸线问题是后来的事。那时他已经 有了基本结 论，他不断翻阅数学“故纸堆”，也不断发现一些阐述得更佳的论述，但这些新发现的材料当初对于他形成基本的分形思想并未产生影响。在撰写专著时，他当然要重新规 划，以一种 更直接、更通俗、更符合逻辑顺序（发现过程并不符合通常的逻辑）的方式叙述出来，甚至更多的是考虑读者的反应。

　　到了80年代经济学界受非线性动力学的影响不得不对芒氏的早期研究作出评价， 在此之前 克拉克（P.Clark）的博士论文以及后来的自回归条件异方差（ARCH）、广义自回归条件异方差（ GARCH）模型回避了芒德勃罗开创的路线，仍然假设噪声服从于一种基本的高斯分布，但有一 个变化的二 阶矩。他们的文章引用了芒氏的假设，但设法避免那类假设。但这种处理方法仍然没有逃出分数阶自回归滑动平均（ARIMA）的套路。到后来，许多经济学家更多地采用GP关联积分算法 （Grassberger-Procaccia两人提出的）求时间序列的分维数，用BDS统计（Brock -Dechert-Scheinkman三人在关联积分的基础上发明的）检查经济系统中是否存在非线性结 构。但是正如 米诺夫基指出的，经济学界的这些人物并没有认真吸收芒德勃罗的思想，而是应付、回避矛盾，他们既排斥莱维稳定分布也排斥浑沌。芒德勃罗早已摒弃了“不是决定论 就是随机论 ”的两极化选择，他认为经济现象比较复杂，应当用更精致的随机过程或者浑沌动力学描述，应当放弃牛顿经典力学的套路，由原子运动推出一切。本质上在经济学问题上 芒德勃罗采 用的是一种类似统计物理/热力学的现象学的方法，这一性质还未被经济学界深入理解。

　　当芒德勃罗离开经济学时，他得到了什么？他似乎高兴地带走了价格变动的自相 似观点、标度律的观点，以及一种似乎无人注意但有着各种潜在应用价值的“莱维稳定分布”。布朗运动与莱维飞行

　　1785年荷兰医生英根豪茨（Jan Ingenhausz，1730-1799）首次报告了布朗运动， 他发现花粉颗粒在酒精溶液表面运动。但这种现象被冠以布朗（Robert Brown，1773-1858）这个名字。布 朗1828年发 表了他的更细致的观察和研究。这种现象直到1905年，才由伟大的爱因斯坦（Alb ert Einstein，1879-1955）用分子运动论一举阐述清楚，布朗运动是由于流体分子热运动不 断撞击微小颗 粒造成的宏观现象。

上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]  下一页