Экономическая физика
статья по физике по теме

Лебедева Марина Геннадьевна, МБОУ СОШ №1 г.Волжский Волгоградской обл.

Экономическая физика.  

         «Физики имеют тенденцию становиться

                                                                                             хорошими эконометриками…»

Роберт Энгл  

Двадцатый век останется в истории физической науки как век создания теории относительности, квантовой теории и теории хаоса. Именно благодаря им ученые перестали смотреть на мир как на механическую модель Ньютона. Сегодня наука требует интегрального взгляда на мир во всей его сложности, взаимосвязанности и взаимозависимости.

Наиболее перспективными традиционно считаются междисциплинарные исследования, проводимые на стыках разных наук. Они позволяют сформулировать единый понятийный аппарат, сопоставить методы анализа, увидеть состояние конкретной науки, как в зеркале, в других сферах знаний.

Физика и экономика. Что может быть общего у этих таких разных наук?

Во-первых, существуют лауреаты Нобелевской премии по экономике, имеющие базовое физическое образование,  и лауреаты по физике, имеющие базовое экономическое образование:

Во-вторых, можно провести параллели между уровнями  развития физики и экономики:

 В-третьих, физика с помощью математического аппарата  описывает закономерности, обнаруженные экспериментально в явлениях природы или строит гипотезы, нуждающиеся в проверке опытом, а экономика успешно использует различные ветви математики для четкого формулирования расплывчатых терминов экономики и поиска между ними количественных и качественных соотношений.

Интерес физиков к экономическим проблемам вызван двумя обстоятельствами.

1. В экономике, в частности в финансах, был накоплен большой массив данных долголетних наблюдений, который мог анализироваться в различных аспектах.
2. Быстро развивающиеся представления о сложности и самоорганизации систем позволяют предположить, что в сфере экономики и финансов должны наблюдаться устойчивые закономерности в формировании статистических данных, а также проявляться самоподобие в динамике показателей, то есть должны существовать фрактальные структуры. Именно такие свойства обычно предопределяют самоорганизацию систем.

Бенуа Мандельброт в 1965 году обнаружил, что динамика финансовых рядов (колебаний цен на бирже) совершенно одинакова на малых и больших масштабах времени: по графику такого ряда практически невозможно определить, изображает он колебания цен в течение часа, суток или месяца. Это свойство Мандельброт назвал самоподобием, а обладающие им объекты — фракталами. Исследования процессов с такими свойствами ведутся в физике весьма энергично, и разработанные  методы анализа часто помогают заметить аномалии в поведении финансовых рядов — предвестники резких обвалов или взлётов цен. Французский математик Луи Башелье ещё в самом начале ХХ века в своей «Теории спекуляций» пытался описать динамику финансовых рядов по аналогии с броуновским движением — хаотическим движением взвешенных частиц в жидкости или газе. Современные модели, обобщающие такой подход, порождают фрактальные процессы, очень похожие по статистическим параметрам на реальные финансовые ряды. Многие из этих моделей опираются на созданную в 1970—1990-е годы теорию хаотических динамических систем — уравнений, порождающих сложную динамику, иногда почти неотличимую от случайного процесса.

Использование универсальных природных  закономерностей и симметрийного анализа при изучении динамики развития экономических систем:

Многие сложные явления и процессы в экономике, в частности в динамике валютных курсов, «не воспроизводимы» в реальном мире в том же смысле, как воспроизводимы эксперименты в физике. Поэтому лишь появление мощных вычислительных средств и создание компьютерных моделей этих явлений (с возможной визуализацией динамики основных валютных пар) позволило впервые в истории экономической науки производить эксперименты в этих областях так же, как это всегда делалось в физике.

В книгах по современной физике приводится пример В. Шредингера, раскрывающий парадоксы квантовой механики: если вообразить кошку в квантовом мире, она будет представлять суперпозицию (смешение) живого и неживого состояний. Можно сказать, что суть квантовой суперпозиции легче всего объяснить бухгалтеру: товар отправлен без предоплаты; нет ни денег, ни товара, только некая величина на счете "Товары отгруженные".

В традиционной экономической теории стоимость измеряет результат процесса производства. В прикладной экономике применяются понятия добавленной стоимости и  экономическая добавленная стоимость. Процесс производства (или  процесс труда) -  есть взаимодействие энергии и информации. Первая в ходе этого процесса расходуется, переходит в новое состояние, вторая - используется. Энергия и информация несопоставимы. Для их измерения применяются разные единицы. Однако результаты процесса производства (труда) являются сопоставимыми. Для соизмерения товаров и услуг и обмена используется особый измеритель - деньги. В процессе товарообмена деньги измеряют результат взаимодействия энергии и информации через цены. Причем оцениваются не все свойства конкретного товара в комплексе, а лишь те, которые имеют значение для среднестатистического потребителя. Книгу можно использовать и как подставку, но покупается она по иной причине. Главное состоит в том, что цены несут информацию о товаре как продукте производства. Соответственно весь комплекс этой информации должен отражаться в деньгах.

В математическом смысле деньги являются множеством связей между товаропроизводителями и потребителями. Но одновременно деньги есть ресурс, обеспечивающий перераспределение других видов ресурсов (материальных, трудовых) в экономической системе. В данном случае возникает предположение об энергетическом характере денег.

Безналичные деньги обладают способностью к мультиплицированию, то есть их объем подстраивается под объем товаров и услуг в процессе самоорганизации экономической системы. Следовательно, возникает дилемма определения денег как информации или энергии. Разрешение указанной дилеммы возможно с использованием аналогий из квантовой механики. Но при этом не надо забывать о неполноте и противоречивости подобных сравнений. Приведенная трактовка денег совпадает с представлением квантовой механики о волновой функции электрона. В квантовом состоянии электрон как волна и вид энергии находится в какой-либо части так называемого волнового пакета, то есть структуры, создаваемой энергией. Волновой пакет может увеличиваться за счет разрастания его структуры, но при встрече с препятствием в квантовом мире он способен коллапсировать, или схлопываться. В этом случае "наращенная" электроном структура самоликвидируется, а начальная энергия остается.

В экономической системе мы наблюдаем следующие явления. При взаимодействии энергии и информации в процессе производства происходит формирование структуры связей (денег). Эта структура обладает свойством самопроизвольно расширяться и способна перераспределять энергию в экономике, в частности через финансовую систему и финансовый рынок. Деньги как структура подстраиваются под товарную массу в результате процесса инфляции-дефляции. Они схлопываются (коллапсируют) при погашении банковских кредитов, а также в ходе финансовых кризисов, когда имеют место невозврат кредитов и банкротства.

Второй случай энерго-информационного взаимодействия, изучаемый в экономической науке, связан с поступлением информации на рынки и ее влиянием на колебания объемов спроса и предложения и соответственно цен и валютных курсов. Здесь поток данных определяет поведение экономических субъектов. Их действия приводят к рыночным колебаниям, которые можно интерпретировать как флуктуации потенциальной энергии. Получается, что ее "включения" и "выключения" происходят в результате качественных изменений в информационном потоке, то есть в его структуре. В физике такой феномен допускается, но изучен слабо, поскольку связан с качественной оценкой информации.

В естественных науках разработаны два подхода к трактовке информации. Первый из них был предложен К. Шенноном и состоит в определении количества информации на основе расчета частоты исходов конкретного события. Так, однократное бросание монеты приводит с равной вероятностью к одному из двух результатов ("орел" или "решка"), а количество информации составляет 1 бит. В данном случае информация равна логарифму с основанием два вероятности осуществления события. Получаемая мера позволяет рассчитать "информационную тару", то есть объем сохраняемых данных. Но при этом не учитывается ценность информации. Таким образом, речь идет исключительно о ее количестве.

Второй подход связывает информацию с понятием "энтропия". Последняя характеризует процесс теплообмена: передачу тепла от более нагретых тел к менее нагретым. Рост энтропии означает приближение системы к тепловому равновесию. Энтропия определяется как вероятностное состояние системы, то есть способность пребывать в каком-либо из вероятных состояний. Поэтому формула расчета энтропии схожа с формулой определения количества информации К. Шеннона. Но увеличение информации в системе означает снижение энтропии. Как отмечал автор этой доктрины Л. Бриллюэн: "Любая добавочная информация увеличивает негэнтропию системы".

Уже много лет ученые обсуждают возможность использования понятия "энтропия" в экономике. Л. Виниарски еще в 1900 г. предлагал рассматривать золото, то есть деньги, как социобиологическую энергию. Г. Девис в работе 1941 г. пытался ввести понятие "экономическая энтропия". Сторонники экономической трактовки энтропии преобладают среди физиков.

В естественных науках постулируется, что устойчивому состоянию системы соответствует минимум потенциальной энергии, а неустойчивому - ее максимум. Распространение этого принципа на экономику означает, что регулирование финансового рынка - необходимое условие достижения макроэкономической стабильности.

Деньги обладают  всеми свойствами физических частиц,  и нет свойств денег, которые не были бы присущи частицам:

1. Деньги существуют в единичном состоянии и составляют множества.
2. Деньги непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом.
3. Деньги обладают определенной энергией и меняют ее при взаимодействии.
4. Деньги способны переходить друг в друга по определенному закону.
5. Деньги  обладают своей денежной массой, которая связана с их энергией.
6. Деньги имеют свои источники, которые испускают и поглощают  денежные частицы.

Кибернетики, физики, математики и биологи, изучающие теорию сложности, в течение многих лет говорят о том, что сложные системы стремятся к самоорганизации. Их идеи, называемые «теорией хаоса», захватили воображение специалистов и из других областей знаний. Получив толчок к своему развитию со стороны теории хаоса и компьютерной культуры, теория сложности сегодня прокладывает путь на финансовые рынки.

Финансовые рынки находятся в постоянном движении, взаимодействии с внешней средой, перерабатывая информацию и осуществляя обратную связь. Стадии динамического покоя перемежаются со стадиями настолько сложными, что производят впечатление полного и непредсказуемого хаоса. Порядок рождается из беспорядка в процессе самоорганизации, но в определенный момент ослабленная стабильностью динамическая система вновь рождает хаос. В такие моменты традиционные способы анализа рынков становятся неэффективными и уходят в тень.

Современная экономика для физиков включает в себя некоторые принципы:

1. Принцип наименьшего действия в физике и экономике
2. Принцип наименьшего  (необходимого) принуждения, перспективы применимости для экономических целей
3. Принцип природного подобия и самоподобия.
4. Инвариантность в физике и экономике. Законы сохранения и симметрии в физике и экономике.
5. Симметрии в природе. Спонтанное нарушение симметрии в природе и экономике.
6. Механическое подобие. Масштабная инвариантность.  Самоподобие в природе и обществе.
7. Геометрия и динамика хаоса. Фракталы в природе и экономике.
8. Самоорганизованная критичность. Положительные и отрицательные обратные связи в физике и экономике.
9. Понятие о фазовом портрете. Механические и экономические модели.
10. Циклы в природе и экономике.
11. Устойчивость в природе и экономике.
12. Элементы теории катастроф.
13. Математическая теория перестроек.
14. Эволюционная, физическая экономика.
15. Современная теория сложности – теоретическая основа нашей веры в демократию.
16. Современная мезоскопическая физика. Перспективы мезоэкономики.
17. Нанофизика и наноэкономика.
18. Парадоксы – источник развития физики и экономики.
19. Физика открытых систем.
20. Стратегия сотрудничества – современные физика и экономика.

На основе всего выше сказанного можно сделать выводы о сотрудничестве физики и экономики:

ЗА:

1. Конструктивные «параллели» развития современных  физики  и экономики;
2. Плодотворные «встречи» физиков и экономистов в мезо- и нанообластях.

ПРОТИВ:

1. Не налажен  системный диалог физиков с экономистами – профессионалами в рамках современной экономической физики;
2. Существующие теоретические разработки в области эконофизики пока далеки от того, чтобы претендовать на звание «теоретической экономики».

Баланс «За» и «Против» свидетельствует о целесообразности дальнейшего сотрудничества физиков и экономистов  и о необходимости введения в учебный план школьного образования  нового предмета «экономическая физика» («Эконофизика»).

Использование законов физики в экономических процессах дает большой потенциал для максимально точного прогнозирования экономического будущего.