JOVANA
Explore Library Glossary Getting Started Three Levels Fields How it works Mission
Join the mission
Back to the library
數學 1900

投機理論

路易·巴舍利耶

股價隨機遊走——而巴舍利耶第一個寫下了這種遊走的數學。

Choose your version
In depth · the introduction

1900 年,一位年輕的法國人,問了一個沒人覺得算得上數學的問題——股票的價格是怎麼動的?——結果,他竟發明了隨機性的數學。

核心想法

巴舍利耶的洞見是:你無法預測價格下一刻是漲是跌,但你可以描述其機率。他把價格想像成一粒塵埃,被買家與賣家無數次微小而獨立的推搡所顛簸。把足夠多的隨機推搡加在一起,一種乾淨的規律便浮現出來:價格上行與下行的可能相等,而它偏離的典型距離,隨已逝去時間的平方根增長。等上四倍的時間,價格也只遊走出兩倍遠。

它是如何誕生的

路易·巴舍利耶在索邦求學,又在巴黎股票交易所一帶謀生,整日看著債券與選擇權的價格跳動。為了 1900 年的博士論文,他把這種跳動化作了數學,導師正是偉大的龐加萊。他比愛因斯坦早五年——後者後來著名地解釋了水中花粉顆粒一模一樣的顫動,即布朗運動——然而他的考官們,對「竟有人拿股票市場做數學」深感困惑,只給了這篇論文「尚可」的評級。此後大半生,巴舍利耶輾轉於一些默默無聞的教職,其工作幾近失傳,直到 1950 年代被經濟學家重新發現。

它為何重要

現代金融幾乎一切,都從這篇論文生長出來。「市場不可預測,卻有可度量的機率」這一思想,正是著名的布萊克–斯科爾斯選擇權公式、銀行為風險定價的方式,以及人們常說市場所遵循的「隨機遊走」的根基。而同一條擴散的 √t 律,又描述著水中的墨、金屬裡的熱,以及愛因斯坦的花粉——巴舍利耶盯著一台價格行情機,竟找到了自然界最深的格局之一。

一個可以想像的畫面

想像一個微醺的人,深夜從一盞路燈出發,每一秒隨機邁出一步——時而向前,時而退後。一百秒後,他並不在一百步開外;他通常只離路燈約十步遠——一百的平方根。價格走的,正是這種「醉漢的步伐」:每一次報價都是一次擲硬幣般的邁步,而那一大群可能的價格,緩緩張開,按時間的平方根、而非與時間齊步。

一幅可互動的圖:許多隨機遊走的價格路徑從 100 出發並散開;外張的包絡隨時間的平方根增長,右緣出現一條鐘形曲線。滑桿可改變波動的劇烈程度與等待的時長。

它的位置

巴舍利耶站在本館的一處十字路口。他的隨機遊走,與愛因斯坦(1905)為花粉顆粒所解釋的,是同一種現象;也正是柯爾莫哥洛夫(1933)後來為之奠定嚴格基礎的那門機率論;而順流而下,這條線徑直通向布萊克–斯科爾斯的選擇權定價。他把一道來自交易大廳的謎題,同時交到了物理學與數學的手中。

The original document
Original source text
L. Bachelier · Théorie de la spéculation · Annales scientifiques de l'É.N.S., 3e série, t. 17 (1900): 21–86 · thesis defended at the Sorbonne, 29 March 1900
Bachelier opens by separating two kinds of cause that move a price: those already known to the market, which are priced in, and the unknowable future, which is not. From this he draws his founding principle — that at any instant a buyer and a seller judge a fair price to be as likely to rise as to fall.
« L'espérance mathématique du spéculateur est nulle. » — "The mathematical expectation of the speculator is zero."
He then builds the probability that a price has moved by a given amount after a given time. In the section he titles « Rayonnement de la probabilité » — the radiation of probability — he argues that probability flows from each price to its neighbours in proportion to their difference. The reasoning yields, in modern terms, the heat (diffusion) equation, and a Gaussian whose width grows as the square root of the elapsed time.
[ … ]
The remainder applies this propagator to the instruments traded on the Paris Bourse, deriving prices for options ("primes") and the chance that they expire in the money, and comparing the formulas against quoted market prices. The complete 86-page text (in French) is at the source below.