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从“倒着解的方程”到“非线性期望”,金融数学这样算风险账

来源:光明网-科普中国2025-07-30 13:06

  很多人好奇我为什么会从物理转到数学,又在数学的基础上开创了金融数学。其实说起来,这更像是一连串偶然的交叉——我从未刻意想过要“跨学科”,但恰恰是这些看似偶然的跨界,让我摸到了金融数学的大门。

  一场“倒着走”的数学发现

  上世纪90年代初,大概1989年前后,我在数学研究中偶然发现了一个特别的东西。我们都知道,通常的随机微分方程是“正着解”的,就像顺着时间从现在推到未来;但我找到的方程,居然能“倒着解”——从将来往现在推。我们给它起了个名字,叫“倒向随机微分方程”。

从“倒着解的方程”到“非线性期望”,金融数学这样算风险账

  发现这个方程时我特别兴奋,不光找到了它的解法,还琢磨着怎么用。因为我原本是学物理的,开始总想着把它往物理上靠,甚至给研究结果起了个“非线性费曼-卡茨公式”的名字——费曼是大名鼎鼎的物理学家,从这个名字就能看出我的“物理情结”。

  直到1992年去法国巴黎进行学术交流,我才知道这个发现的另一层意义。法国学者听说这个方程时,比我还激动,拉着我说要好好研究。后来我才明白,他们正在进行金融数学研究,而这个“倒着解”的方程,也正是他们急需的工具。

  一开始我还不太乐意——我们那个年代的学者很少谈“钱”,总觉得研究金融太“实际”了。我还想拉着他们一起搞物理,但他们给了我一堆法语资料。回国后,我组织了讨论班,大家一起把资料翻译成中文慢慢啃。越研究越发现,那些看似抽象的数学,在金融里居然变得各就各位、非常具体。

  原来,这正好能解决金融里的“期权定价”问题。1992年的中国,大家刚接触股票,很少有人知道什么是期权,但欧洲已经在这方面突飞猛进。我们没耽误时间,把这个数学工具用到金融里,不知不觉就成了中国金融数学的开拓者。

从“倒着解的方程”到“非线性期望”,金融数学这样算风险账

  从“预期”到“非线性期望”:给风险算笔明白账

  很多人问我,“非线性期望”到底是个啥?其实说简单点,它和我们常说的“预期”有关。

  你买东西会预期价格,出门会预期天气,这些都是对未来的价值的判断。在金融里,“预期”更重要——比如一家银行放贷款,得预期借款人会不会违约;进出口公司做贸易,得预期汇率会怎么变化。这些预期不是瞎猜,得用数学算出来,这就是“期望”。

  传统的概率论告诉我们,一个事件发生的概率是多少,比如“明天降雨概率30%”。但金融市场太复杂了,很多风险是“看不见的”——就像你想把一船货从伊朗运到英国,路上可能遇到战乱、海盗,这些风险没法用确定的概率算。这时候,非线性期望就派上用场了。

  它就像一个更灵活的“风险计算器”。传统期望是“线性”的,就像用固定尺子量东西;而非线性期望能根据实际情况调整“尺子”,把那些隐藏的、不确定的风险都算进去。比如刚才说的船运,用非线性期望能算出:为了规避这些风险,需要准备多少运费、保险费,甚至要不要换条航线。

  1997年亚洲金融危机时,索罗斯横扫东南亚,靠的就是对期权定价的精准计算。如果我们能早点用这些数学工具度量风险,就能提前准备足够的准备金,心里更有底。这就是非线性期望的价值——它不是消除风险,而是让我们看清风险有多大,该怎么应对。

  跟着兴趣走,总会碰到“对的时间”

  有人说我跨学科很“厉害”,其实我从没刻意规划过。学物理时打下的基础,让我对“动态变化”很敏感;转向数学后,又掌握了描述变化的工具;最后碰到金融的需求,正好把两者结合起来。

从“倒着解的方程”到“非线性期望”,金融数学这样算风险账

  这就是交叉科学的魅力:物理让我理解“世界如何运行”,数学让我掌握“描述运行的语言”,金融则给了我“解决实际问题的场景”。就像倒向随机微分方程,单看是个数学公式,但放到金融里,就成了给风险定价的钥匙。

  有人问我,为什么能在数学上有点突破?可能因为太“沉浸”了。高中时我就打定主意要做科学,先学好数学——因为物理、化学等所有学科,没有高深的数学都走不远。那时候没人指导,全靠自学,但就是喜欢,解出一道难题的快乐,比什么都实在。

  现在的教育太看重“热门”,孩子们学什么都跟着潮流走。其实我当年学数学时,没人觉得这能当饭吃,但兴趣推着你往前走,总会碰到合适的机会。就像我从没料到,当年为物理准备的数学工具,后来居然会在金融里大放异彩。

  科学需要坐冷板凳,也需要跨学科的眼光——可能你今天学的生物,明天就会用到计算机;你研究的数学,后天可能就会解决环境问题。

  最后想和年轻朋友们说,金融数学也好,非线性期望也罢,本质上都是帮人类更好地认识世界的工具。就像我们用望远镜看星空,用显微镜看细胞,这些数学工具让我们看清金融的规律、风险的模样。只要保持好奇,跟着兴趣走,每个人都能找到自己的“交叉点”。

  (本文系未来科学大奖十周年庆典期间光明网采访彭实戈院士的内容,记者宋雅娟、蔡琳采访整理)

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