区块链的数学原理:认识市场引力与市场智能
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2.3 三大市场的宏观引力、经济功与货币发行

在宏观上,市场引力表现为经济体之间的贸易引力。在宏观引力的基础上,经济体由于贸易而产生经济位移并形成经济功。当市场均衡时,应当遵从货币守恒,不应该发行货币,即用交易费用来奖励贸易即可;而当由技术创新或营销创新引起市场偏离均衡时,则应该发行货币来奖励创新。

2.3.1 经济体

经济体是某个区域的生产关系的总和,它是政治、法律、哲学、宗教、文学、艺术等上层建筑赖以建立起来的经济基础。经济体可以指一个地区、一个国家或一个多国群体(如欧盟、东盟等)。其中,多国经济体是多个国家为了达到优惠的贸易政策,从而实现共同的经济利益以应对激烈的市场竞争而组建的经济共同体。像每个人或公司一样,每个经济体都会进行会计核算,拥有自己的账本。

经济体对应于物质世界的物体、生物体或天体。就像物体、生物体或天体会崩溃或分解一样,一个经济体也可能崩溃或分解,依附其上的各类公司将消亡或转移到其他的经济体上。一个正常运转的经济体可能具有意识,比如国家意识,但是该经济体瓦解之后,就不再具备该意识。

区块链中每个节点背后的主体,由于地理位置或法律等因素,在现实中是归属于某个经济体的,这些经济体可以称为区块链经济体。和节点之间存在市场引力一样,各个区块链经济体之间也存在着市场引力,从而展开网状的协作并导致商品、劳动力和资本在经济体之间流动。

2.3.2 贸易的引力模型

已有的贸易引力模型可以看作宏观的市场引力模型。贸易引力模型的思想和概念源自于物理学中牛顿提出的万有引力定律。人们普遍认为,最早将引力模型用于研究贸易的是Tinbergen(1962年)(首届诺贝尔经济学奖获得者)和Poyhonen(1963年),他们分别独立使用引力模型研究分析了双边贸易流量,并得出了相同的结果:两国双边贸易规模与它们的经济总量成正比,与两国之间的距离成反比。

引力模型是贸易领域中最常用的经验方程。它是经济学中到目前为止,实证上最成功的模型之一。自从20世纪60年代提出以来,它在数量巨大的、涉及空间的经济研究中表现得非常出色,无论是研究商品流动,还是研究要素流动,都可以应用引力方程对数据进行分析。对引力方程的深入探索不仅能对经济规律有更清楚的理解,还可以作为一种合适的方式对贸易的性质进行深入分析。

由于引力模型所需要的数据具有可获得性强、可信度高等特点,贸易引力模型的应用越来越广泛,成为国际贸易流量的主要实证研究工具。贸易引力模型在双边贸易流量影响因素问题上具有较强的解释力,而且在诸多应用中取得了较大的成功。大部分研究表明,无论是从贸易整体上看,还是从行业层面上看,贸易伙伴的GDP(Gross Domestic Product,国内生产总值)、空间距离、人口和制度都是显著的影响因素,其中,GDP的影响尤为显著。

引力方程研究的对象是双边贸易流(见图2.23),它以两国经济总量、距离、贸易联盟或贸易壁垒等来解释双边贸易,形式清楚,解释变量都属于可观察量,方便应用。自提出至今,引力方程对数据拟和良好,拟合的参数相当紧凑地集中在较小范围,应用基础相当坚实。迄今为止,经过五十年的发展和研究,引力方程已经成为国际贸易领域的基准模型且应用到各个领域,甚至在近年的研究中有不断升温的趋势。同时,引力方程对空间经济学的研究也具有重要意义。

图2.23 贸易流是宏观引力模型的关键

但是,由于缺乏必要的理论基础,其作为政策分析工具的功能经常受到质疑,在相当长的一段时间里都没有得到主流经济学的关注。20世纪70年代末以来,随着新国际贸易理论的不断发展,理论界又掀起了对引力模型实证和理论研究的高潮,但从以往的研究中,人们尚未发现合适的经济理论基础。因此,下面将从互惠共赢的角度来提出贸易引力模型的理论基础。

2.3.3 互惠共赢的角度

与微观部分的分析一样,本节从贸易的产生根源和互惠共赢的角度来探求引力模型的理论基础,下面将对其进行具体描述。

1.商品贸易的推动力

国际经济学中的赫-俄模型认为两个国家的资源条件是不一样的,所以生产不同产品所耗费的资本不同,这就产生了比较价格。

用一个例子来说明比较价格,如本国和外国同时生产A、B两种商品,本国生产A产品需耗费1单位成本、生产B需耗费2单位成本,而外国生产A产品需耗费2单位成本、生产B需耗费1单位成本。这样,本国A产品的价格比外国低,称为A产品的比较价格具有优势;B产品的价格比外国高,称为B产品的比较价格具有劣势。所以从利益角度出发,本国会选择从国外进口B产品而不用自己生产,把更多的资本投入到A产品出口。因此每个国家会选择进口比较价格居于劣势的商品和出口比较价格居于优势的商品,国与国之间的贸易由此产生。

同样,由大卫•李嘉图在1817年提出的古典比较优势理论表明,如果在自由市场中有能够生产两种商品的两个国家,而且两国的劳动生产率之间存在差异,那么每个国家都将通过出口具有比较优势的商品和进口具有比较劣势的商品,从而增加它的总需求和总消费。在两国之间,劳动生产率并不是在任何产品上都是相等的。每个国家都应集中生产并出口具有比较优势的产品,进口具有比较劣势的产品,这样双方均可节省劳动力,从而获得由专业分工所带来的提高劳动生产率的益处。总之,贸易可以给双方带来互惠和共赢。

本书赞同李嘉图关于贸易带来共同利益的观点,但不赞同李嘉图的假设——自由贸易会导致商品价格在任何地方都相同。作者认为,价格变化是渐进的,因此价格差异在各个地区之间都是普遍存在的,这符合广泛存在的经济现实。平均价格的差异(即PHPL)是贸易的推动力:只要存在价格差距,而且在两个经济体之间存在适当的渠道(即r不是无穷大),贸易引力就一定存在,从而必定会产生贸易流量。经济体间的贸易实际上是通过微观层面的大量的商品交易实现的:价格较高地区的个体通常对同一商品的估值更高,即稀缺度更高,因此更希望从其他地区进口该商品,进口的价格在PHPL之间。

同样,在热运动中,热量传递的必要条件是存在温度差,该温度差也被称为传热的推动力。传热是指由于温度差引起的能量转移,又称热传递。由热力学第二定律可知,凡是有温度差存在时,热就必然从高温处传递到低温处,因此传热是自然界和工程技术领域中极其普遍的一种传递现象。由此可见,物理场中的温度差对应着人类市场中的平均价格差异(见图2.24)。

图2.24 如同温度差会导致传热,价格差也会导致贸易流

2.宏观的市场引力

设两个经济体A和B的GDP分别为(见图12)。用P表示最终商品和服务的平均价格,T表示最终商品和服务的总交易数量,并且经济体A的平均价格高于经济体B,即。两个经济体之间的贸易表现为经济体A从经济体B进口,反过来说,是经济体B向经济体A出口。

进口贸易的预期结果是使经济体A的PH降低为αPH(0<α<1)。由于平均价格降低,所以该经济体内的商品消费量增加,即T1增加为ρT1ρ>1),并通常导致GDP增加,表现为当αρ>1时,αPHρT1PHT1。那么经济体A通过进口而获得的预期GDP增长为(αρ-1)•PHT1

同时,出口贸易的预期结果是使经济体B的PL升高为βPLβ>1)。由于价格提高,所以该经济体内的商品消费量减少,即T2减少为δT2(0<δ<1),并通常导致GDP增加,表现为当βδ>1时,βPLδT2PLT2。那么经济体B通过出口而获得的预期GDP增长为(βδ-1)•PLT2

当贸易使得两个经济体的预期GDP都增加时,双方可以实现共赢。共赢的程度取决于双方获益的大小:如果在r的限制下,双方都没有更好的可替代的选择,那么贸易关系是稳定的;如果任何一方有更好的获益选择,那么贸易关系将被随时减弱或终止(比如提高关税来增大r,从而减弱双边的贸易关系)。

r表示由于信息不对称、运输成本、贸易壁垒、关税、语言和法律差异等因素造成的贸易费用,即贸易距离。如果考虑该贸易距离r,那么经济体A对该双边贸易的评价函数为,而经济体B对该双边贸易的评价函数为

定义宏观的市场引力F来衡量双方互惠和共赢的程度,即

上式中,G=(αρ-1)•(βδ-1),如图2.25所示。

可以看到,F存在的必要条件是αρ>1且βδ>1。如果这两个条件不能同时符合,那么F不存在,即两个经济体之间没有贸易的吸引力。

在现实中,通常不只存在这两个经济体,即还有很多备选贸易对象。因此,每个经济体都在寻找使自己预期收入最大的贸易对象,并且努力减小贸易距离。

从公式中可以看到,两个经济体的价格差PHPL是贸易的推动力。只要存在价格差,而且具有合适的渠道(即贸易距离r非无穷大),就一定会产生宏观的市场引力和贸易流量。

3.更复杂的场景(既区分行业,又区分进出口)

如果两个经济体A和B的行业之间存在互补,而且每个经济体的进口和出口流量都比较显著,那么每个经济体都需要计算两种引力,即进口贸易的引力和出口贸易的引力。假设两个经济体都有xy两个行业,在x行业,经济体A的平均价格较高,表现为A从B进口;而在y行业,经济体B的平均价格较高,表现为A向B出口。

图2.25 经济体之间商品贸易的宏观引力

x行业占经济体A的GDP比例为x1,占经济体B的GDP比例为x2,那么经济体A在x行业获得的预期GDP增长为(αρ-1)•PXHTXH,经济体B在x行业获得的预期GDP增长为(βδ-1)•PXLTXL,则

y行业占经济体A的GDP比例为y1,占经济体B的GDP比例为y2,那么经济体B在y行业获得的预期GDP增长为(φε-1)•y2PYHTYH,经济体A在y行业获得的预期GDP增长为(θ•∈-1)•y1PYLTYL,即

这两种引力的合力(两个力在同一条直线上,且方向相同)为

上式中,G=(αρ-1)•(βδ-1)•x1x2+(θ•∈-1)•(φε-1)•y1y2

FX存在的必要条件为αρ>1和βδ>1;FY存在的必要条件为θ•∈>1和φε>1。两种引力都存在时,才有合力的存在,但也可以只存在一种引力,即进口的吸引力或出口的吸引力。

因此,宏观经济体的市场引力为,其中,G为引力系数。多于两个行业的贸易情况也可以依此类推。

从公式中可以看到,引力系数G是很小的正数,但不是恒定的常数。宏观的市场引力公式与物理场的万有引力公式有着相同的原理,因此,引力系数也有相同的来源。在物理场的万有引力公式中,G最早由卡文迪许在1798年用扭秤测量得出,然而历史上学者们发表的万有引力常数的数值变化很大。近代的一些著名物理学家(例如狄拉克)则认为万有引力常数并非定值,这符合本章由市场引力公式得到的观点,即引力常数在不同的阶段和场景下也会不同。

狄拉克是量子力学的奠基者之一,对量子电动力学作出重要贡献。他曾是剑桥大学的卢卡斯数学教授,以狄拉克方程闻名于世,狄拉克和薛定谔共同获得了1933年的诺贝尔物理学奖。

从公式中,还可以认识到以下3点:

(1)微观的市场引力衡量单个交易的作用力大小和方向,而宏观的市场引力衡量贸易流量的作用力大小和方向。

(2)在某些场景下,宏观的市场引力可能不存在。

(3)贸易发生后,平均价格仍可能保持不变:即一部分商品价格升高,另一部分商品价格降低,这导致平均价格不变。这和物理学传热过程中的平均温度可能不变是一致的。例如,人体的体温波动很小,但是传热却时刻都在发生。

4.贸易的加速度问题

设两个经济体的GDP分别为,也可表达为PHT1PLT2。平均价格P是商品稀缺性的货币化度量,也就成为加速度的基础,表现为贸易中先来先得和抢购的现象。平均价格P越大,则表明商品越稀缺。如果P越大、r越小,则加速度越大。同时,市场容量或生产能力的大小也是加速度存在的基础,以总交易量T为标志的市场容量或生产能力越大,则加速度越大。

定义这两个经济体的贸易加速度分别为。在贸易的过程中,消费主导型经济体A的贸易加速度受生产主导型经济体B的平均价格和生产能力、系数G及两个经济体之间的贸易距离的影响;而生产主导型经济体B的贸易加速度受消费主导型经济体A的平均价格和市场容量、系数G,以及两个经济体之间的交易距离的影响。其中,系数G由两个经济体的贸易互补程度来决定。如果PTG的值较高且r的值较低,则贸易加速度较高。在需要改变交易距离和重新达到均衡的情况下,贸易加速度是很重要的,它决定了调整速度的快慢和变化的剧烈程度。在过去二十多年中,美国是消费主导型经济体的例子,而中国是生产主导型经济体的例子,两个经济体之间的贸易迅猛地重塑了双方的经济结构,拉近了双方在经济、文化和政治方面的距离,使得两国的利益较为紧密地“捆绑”在一起。美国挑起的贸易战会调整两个经济体之间的交易距离,而调整的过程也将受到贸易加速度的影响。

2.3.4 经济体之间的劳动力和资本流动

在物理场中,当速度、温度和浓度的梯度在物质系统中同时存在时,动量、热量和质量的转移往往同时发生,这被称为“热质交换”。同样,在市场中,当物价水平、工资水平和利率水平的梯度在经济系统中同时存在时,由于贸易引力的存在,商品、劳动力和资本的流动也可能会同时发生。前面已经分析了商品的流动,下面对劳动力和资本的流动进行分析。

W代表平均工资水平,设经济体A的W高于经济体B,即WH>WL。对于经济体A有GDP1=R1=N1WH+(R1N1WH);对于经济体B有GDP2=R2=N2WL+(R2N2WL)。和商品市场中的贸易一样,在劳动力市场中,劳动力跨经济体流动的驱动力是WHWL(见图2.26)。

图2.26 经济体之间劳动力迁移的宏观引力

对于经济体A,劳动力在流入,从而劳动力的数量N1增加为qN1q>1)。劳动力的涌入降低WHgWH(0<g<1),同时,人均产值减少为。因此

对于经济体B,劳动力在流出,从而劳动力的数量N2减少为μN2(0<μ<1)。劳动力的流出增加WLtWLt>1),同时,人均产值增加为。因此,

同样,由资本流动所带来的GDP增长说明如下:让i代表平均利息水平,让经济体A的i高于经济体B,即iHiL。对于经济体A,有GDP1=R1=M1iH+(R1M1iH);对于经济体B,有GDP2=R2=M2iL+(R2M2iL)。和商品市场中的贸易一样,在金融市场中,资本跨经济体流动的驱动力是iHiL(见图2.27)。

图2.27 经济体之间资金转移的宏观引力

对于经济体A,资本在流入,从而经济体内的投资次数增加为εM1ε>1)。资本的流入减少iH变为fiH(0<f<1),同时,每次投资的产值减少为。因此,

对于经济体B,资本在流出,从而经济体内的投资次数减少为ϑM2(0<ϑ<1)。资本流入增加iL变为uiLu>1),同时,每次投资的产值增加为。因此,

综上所述,当价格水平、工资水平和利息水平的梯度同时存在时,由于宏观的市场引力,商品、劳动力和资本的跨经济体流动可能会同时发生。其中,商品的跨经济体流动是最常见的。对于这三个市场而言,由于宏观的市场引力都相等,因此假设ΔGDP1=(αρ-1)•R1,ΔGDP2=(βδ-1)•R2是商品贸易所带来的经济增长,那么由于GDP的恒等式,可得

对于经济体A,αρ=θγ=∈•ε

对于经济体B,βδ=φμ=σϑ

上述两个公式就是三个市场中各经济体的各项参数的联动关系,这些联动关系让市场引力和引力常数G在三个市场中保持相同。例如,如果在发展商品贸易的同时,限制劳动力的迁移,那么随着GDP的增长,两个经济体的工资水平在短期内都将增加,但对劳动力迁移的限制会阻碍双方GDP的持续增长。同样,如果在发展商品贸易的同时,限制资金的转移,那么随着GDP的增长,两个经济体的利率水平在短期内都将增加,但对资金转移的限制会阻碍双方GDP的持续增长。

2.3.5 三个市场的宏观引力的恒等式

经济体是为了获得预期的收入而启动生产的,因此这里计算的GDP是预期的总(产值)收入,而不是已经实现了的收入。这个预期的GDP相当于凯恩斯的有效需求概念。假设某个产业链的生产过程由m个企业组成,而且各个企业都按照中间产品衔接的顺序来排列:产业链的起始端为生产最终产品的企业,而且每个企业都依次从下一个企业采购中间产品或原材料。

在这个产业链中,生产最终产品的企业1的预期销售收入为R1,为了获得这个销售收入,需要在生产过程中向企业2购买中间产品的预期成本为R2;因此,企业2的预期销售收入为R2,为了获得这个销售收入,需要向企业3支出的预期成本为R3;由此向下类推,可得该产业链中所有企业的预期(产值)收入的总和为(R1R2)+(R2R3)+(R3R4)+…+(Rm-0)=R1。其中,产业链的末端只有劳动和天然原材料的投入,因而不需要货币资本的投入,即预期成本为0。因此,预期的最终产品的总销售收入等于该产业链中所有企业的预期收入的总和,即

在生产法的GDP计算中,总产品价值扣除生产过程中投入的中间产品价值后得到的价值增加值为。在投入劳动和资本后,生产出最终产品并通过销售实现了预期的产出值,那么商品市场的实际产出值就为该价值增加值。因此,生产法是从商品市场的角度计算的。

在收入法的GDP计算中,工资+利润+利息+租金+税收+折旧=劳动者和法人的总收入。生产是由劳动的投入开始的,劳动的投入产生了价值增值,利润、利息、租金、税收和折旧都来源于这个价值增值,因而劳动力的雇佣是获得这些预期收入的基础。在劳动力市场中,劳动者和法人的总货币收入为,其中N为劳动者的总人数,VEj为某个劳动者j的边际产值(收入),VEjwj为某个劳动者j所创造的边际利润,并且由VEj的定义可知。因此,收入法是从劳动力市场的角度计算的。

在支出法的GDP计算中,企业投资支出+居民消费支出+政府购买支出+(出口-进口)=资金提供者和资金需求者的总收入。生产也是从资本的投入开始的,资本的投入也产生了价值的增值。基于中间产品的消耗链,企业的投资支出产生了基于投资乘数的产出价值,即价值的增值,居民消费支出、政府购买支出和(出口-进口)支出都来源于这个价值增值,因而对企业的投资支出是获得这些预期收入的基础。在金融市场中,资金提供者和资金需求者的总货币收入为,其中M为资本的支出总次数,VFk为某次资本支出k的边际产值(收入),而VFkτk为该次资本支出所创造的边际利润,并且由VFk的定义可知。因此,支出法是从金融市场的角度计算的。

在一个典型的生产函数Q=fLK)中,企业的产出是两个输入变量,即劳动投入和资本投入的函数。资本需求者从资本提供者那里获得资金,并进行企业投资支出。企业的投资支出体现了资本所有者为维持和发展企业所花费的投资,这对应着企业法人为维持和发展工人所花费的工资。从这个意义上来说,收入法和支出法分别对应着生产函数中的两个要素——劳动投入和资本投入,而生产法对应着生产函数中的产出。

也就是说,在劳动力市场中,劳动雇佣的货币投入由劳动者的工资来体现,劳动投入带来的预期总产值收入是,表现为:工资+利润+利息+租金+间接税+折旧(GDP收入法)。在金融市场中,企业投资的货币投入由企业的投资支出来体现,资本投入带来的预期总产值收入是,表现为:居民消费+企业投资+政府购买+净出口(GDP支出法)。在商品市场中表现为生产结束后,最终商品的总销售收入(GDP生产法)。

因此,从GDP的三个计算角度得出宏观的恒等式如下:

GDP生产法=GDP收入法=GDP支出法

最终,

前一个公式体现了马克思经济学的剩余价值概念,而后一公式则是体现了GDP三种核算方法的一致性。如果用平均数来转化上述公式,则有GDP=PT=SN=EM,其中P是指所有交易的平均价格,T是指商品的总交易次数,E是所有资本支出的平均产值(收入),M是资本的总交易次数(以资本的总支出次数来衡量),S是指所有劳动者的平均产值(收入),N是劳动者的总雇佣人数。由于是运用在经济总量的宏观层面,所以上述7个变量都是总量性变量,并且都是从交换层面上定义的。因此,可得

在上述公式中,PT=EM与著名的费雪方程式的数学形式相同,但是不同于费雪方程式中的变量定义:在费雪的方程式中,M是指货币总量,V是指货币流通速度,而我们没有从这个角度进行考察。马克思经济学认为劳动力是特殊的商品,作者同意该观点,同时作者认为资本也是一种特殊的商品。劳动和资本都是价值的源泉,它们不仅创造出能够弥补自身价值的价值,而且可以创造出新的剩余价值。商品、劳动和资本体现了三个市场的价值增值、交换和联系。

因此,三个市场在宏观层面上的市场引力实际上是完全相等的,任一市场的引力计算都足以同时得出其他两个市场的宏观引力。这不同于微观层面的市场引力,因为在微观层面上,数学形式和引力值的大小都是不同的。

2.3.6 宏观的经济功与“去中心化”的货币发行

在宏观层面上,市场引力所做的功是“功=力×位移”。在市场均衡时,则ΔGDP2=r,那么。也就是说,市场引力所做的功等于ΔGDP1。当偏离市场平衡时,则ΔGDP2r,那么。也就是说,市场引力所做的功大于ΔGDP1

和微观的经济功一样,当市场引力所做的功大于货币计量的GDP时,由于这是经济体在交易成本、商品质量、劳动力素质和资金质量等方面创新所引起的,因此,应该在货币发行方面得到激励。功的英文即work,含义是工作,而有意义的工作有重复劳动和创新劳动之分,其中,创新劳动通常更为重要。

当这些创新出现时,市场引力做的经济功可以超过成交的货币金额,于是需要发行新的货币来代表这个超过的部分,以满足这种“能量”不守恒的需要。在没有创新的情况下,就应该“能量”守恒,如果任意发行货币就会违反能量守恒和导致通货膨胀。

以区块链为基础的数字货币将没有特定的发行机构,而是依靠一套去中心化的发行机制,任何经济体或个人都有可能参与制造数字货币,并逐步将数字货币发行出去。和比特币系统的新增区块一样,技术创新和营销创新的难度也会随着时间流逝而递增。创新的过程就像挖矿,其难度是逐渐提高的,需要更多的经济体进行紧密的协作,集中更多的劳动和资本才能实现下一代的创新。在现实中,第一个实现创新的经济体也应该自动获得一定量的新增货币,作为货币的发行过程,这样既可以激励各个经济体的创新和增加共同福利,又可以避免一个经济体放水而导致输出型的通货膨胀。

在均衡时,人类市场固然可以保持资本守恒,但是在创新导致人类市场偏离均衡时,会产生熵减并导致资本不守恒。生命系统的创新体现了物质世界的创新,并且表现出熵减,即由低级走向高级、由简单走向复杂。同样,在技术创新和营销创新的基础上,商业模式的创新体现了人类市场的创新,并且也表现出熵减,即由低级走向高级、由简单走向复杂。