前些天,一直困惑于阿罗不可能性定理的传统性证明(至今都不能使笔者信服)。请教老师孙广振教授之后,我依然不甚明晓,广振近期因事情太忙(兼之广振身体欠佳),未及细看,也没有详细地阐述,只是告诉我,无需质疑这个定理的正确性,并且有不下20种的证明方法,也不必总纠结于最初的证法。 之后,我便在论坛上发帖,请教这个问题(详见
https://bbs.pinggu.org/thread-1226429-1-1.html),得到一些网友的启发,兼之读了阿罗学生的那几种证明,对这个定理的魅力发自内心的折服。 题目中的“非正式”证明,并非指这种证明是以偏概全的,而是讲证明的过程完全脱离数学的知识,只是逻辑上的推导。定理魅力之一,便在于此处,经济并非只能跟数学混在一起。
下面,我就把JOHN GEANAKOPLOS 的非正式证明发现阐述如下,望给困惑中的挚友们一些启示。
首先是,阿罗不可能性定理的五个前提条件,这同时也是我题目中提到的相克的五行:
1)排序性。即社会总偏好是符合完备性(已包含反身性)和传递性。
2)定义域的无限制性(UD)。任何一种可能的偏好都不应该被排除在外。
3)无关选择的独立性(IIA)。社会总偏好中的任何两个选择的排序,都只取决于每一个人对这两个选择的相对排序,跟第三个选择无关。
4)帕累托原则(PP)。社会中所有的人都认为选择A比选择B好,那么社会就认为A比B好。
5)非独裁性(ND)。社会的总偏好,都不能由社会中每一个特定的成员所决定。(这个是证明的矛盾之处)
(另外需要指明几处符号的表示方法,1,对于特定的成员i, A优于B(即A不劣于B)表示为A Ri B,2, 对于特定的成员i,A严格优于B,表示为A Pi B, 3,对于社会总偏好,A优于B(即A不劣于B)表示为A R B, 4,对于社会总偏好,A严格优于B,表示为A P B)
在开始正式证明之前,需要先证明一个辅助的引理。内容如下:如果社会中每一个人都把某个特定的选择(比如B)放在自己偏好链(从最好到最差)的最顶端,或者最低端,那么社会总偏好也只会把这个特定的选择放在最顶端,或者最低端。
证明如下:假设引理不成立。存在一个选择A,和一个选择C,同时满足A R B和B R C,根据排序性,有A R C。现在对所有人的个人偏好做如下调整:将每个人的C都调到相邻A的上面一位。对于调整后的所有个人偏好,根据IIA,有A R B,因为只是调动的第三个无关选择C;又因为每个人都把B放在最顶端,或者最末端,对于那些把B放在最顶端的个人来说,C调到A的上一位,并没有改变B与C之间的相对排序,依然都是B Rj C,对于那些把B放在最末端的个人来说,情况未变,依然有C Ri B,所以,调整后与调整前的对比可以看出,B与C的每个人的相对排序没有发生变化,根据IIA,社会总偏好依然认为 B R C成立。矛盾已经出现了,我们调整后的每个个人偏好中均认为C Pi A,根据PP, 社会总偏好应为C P A,这与根据排序性推出的A R C矛盾。引理得证。
现在,我们继续从引理出发,假如每个人把一个特定的选择(比如D)放在每个人偏好的最末端。做如下调整,从第一个人开始,依次往后,把选择D从每个人的偏好最末端调到最顶端,依次进行下去。我们知道,根据PP,当D都被放在最低端的时候,D也会出现在社会总偏好的最低端,若在最顶端,也会在总偏好的最顶端。所以,如上的调整,会使得,当某一个特定的人(假如是第n个人)把D从自己的最低端调到最顶端之后,导致社会总偏好中的D从最低端变到了最顶端。
接着,我们记录如下,把第n个人调整前的所有的个人偏好集(即一个轮廓profile)称为轮廓1,即前n-1个人已经调整,之后的人并未动;把第n个人调整后的所有的个人偏好集称为轮廓2,即前n个人已经调整,之后的人并未动。
有两点需要明示,1,轮廓1的社会总偏好依然会把D放在最低端,因为n还未调整。2,轮廓2的社会总偏好会把D调整到了最顶端,因为n已经调整过了。
现在,取两个任意的选择E和F,并且在轮廓2的基础上,构建轮廓3,即把第n个人偏好中的E调整到D的上面(此时E已经在第n个人偏好的最顶端)此时,对于n有,E Pn D Pn F,不管其余人关于E和F的排序。构建轮廓3的调整过程中,只动了E,根据IIA,有,D和F的社会总偏好的排序是不发生改变的,即同轮廓2是一样的,为D P F。再者,考虑E和D的社会总偏好排序,在轮廓1的基础上,D在最低端,即社会总偏好认为E P D,然后,第n个人调整后的轮廓3,并没有改变自己轮廓1下关于E和D的相对排序,依旧是E Pn D,根据IIA,有轮廓3的社会总偏好依然有E P D。因此根据,排序性,E P D P F,有E P F,不管除第n个人之外的所有人关于E和F的相对排序。考虑E和F的任意性,此时的第n个人变充当了独裁者的角色,违背了非独裁性。定理到此得证。
在我感觉,阿罗不可能性定理的魅力之二,便在于它只使用了序数性。文章题目的前半句,便说明的这个问题,太极,意指效用,阴阳即指的是,效用的基数性和序数性。其实,关于这两个性质的争吵已经不下200年了,依旧没有一个显著的结果。最初萨缪尔森提出的社会福利函数中,无形地使用了效用的基数性(以及人际可比性),虽然他自己极不情愿承认这一点。从我三年前开始学习经济学的时候,我便对效用这个概念存有了很大的质疑。这个概念提得太大了,大到了它能用来解释所有的东西,以至于它最后什么都解释不了了(有点类似于同义反复)。与其继续这样地争吵下去,不如我们尽可能地选择一个效用的替代品。不过,这关系到了微观经济学的重构问题。
阿罗不可能性定理的魅力之三,在于它完全无视了人际可比性。说到人际可比性,也是对于基数性最致命的攻击。马歇尔关于基数性的应用,得到了很大层面的肯定,但基数性很大程度不是能很合理地应用到福利经济学中。归根结底,便在于它的人际不可比性。
到此,话可能说得有些大,权当戏言吧。对于阿罗不可能性定理的理解,我目前只能达到这种程度,博诸君一哂吧。