阿罗不可能定理

阿罗不可能性定理（Arrow定理）是指，如果众多的社会成员具有不同的偏好，而社会又有多种备选方案，那么在民主的制度下不可能得到令所有的人都满意的结果。定理是由1972年度诺贝尔经济学奖获得者美国经济学家肯尼思·J·阿罗提出。内容阿罗的不可能定理源自孔多塞的“投票悖论”，早在十八世纪法国思想家孔多赛就提出了著名的“投票悖论”：假设甲乙丙三人，面对ABC三个备选方案，有如图的偏好排序。甲（abc）；乙（bca）；丙（cab）注：甲（abc）代表——甲偏好a胜于b，又偏好b胜于c。1、若取“a”、“b”对决，那么按照偏好次序排列如下：甲（ab）；乙（ba）；丙（ab）；社会次序偏好为（ab）2、若取“b”、“c”对决，那么按照偏好次序排列如下：甲（bc）；乙（bc）；丙（cb）；社会次序偏好为（bc）3、若取“a”、“c”对决，那么按照偏好次序排列如下：甲（ac）；乙（ca）；丙（ca）；社会次序偏好为（ca）于是得到三个社会偏好次序——（ab）、（bc）、（ca），其投票结果显示“社会偏好”有如下事实：社会偏好a胜于b、偏好b胜于c、偏好c胜于a。显而易见，这种所谓的“社会偏好次序”包含有内在的矛盾，即社会偏好a胜于c，而又认为a不如c！所以按照投票的大多数规则，不能得出合理的社会偏好次序。表1投票悖论投票者对不同选择方案的偏好次序甲abc乙bca丙cab证明阿罗的不可能性定理是指，如果众多的社会成员具有不同的偏好，而社会又有多种备选方案，那么在民主的制度下不可能得到令所有的人都满意的结果。阿罗不可能定理说明，依靠简单多数的投票原则，要在各种个人偏好中选择出一个共同一致的顺序，是不可能的。这样，一个合理的公共产品决定只能来自于一个可以胜任的公共权利机关，要想借助于投票过程来达到协调一致的集体选择结果，一般是不可能的。公理公理1：个体可以有任何偏好；而且是民主选择——每个社会成员都可以自由地按自己的偏好进行选择（数学上称为原则U—无限制原则：i，u=1，2，…，m在x上的定义方式无任何限制）。公理2：不相干的选择是互相独立的；（数学上称为原则I——独立性原则：对于X中的两个事件X和Y，对它们做出的偏好判断与X中的任何其他事件无关）。公理3：社会价值与个体价值之间有正向关联；（数学上称为原则P—一致性原则：如果对X中的两个事件X和Y，对于所有的i都有xiY不成立。就是说，每人都有同样明确态度的两件事，社会也应该有同样的态度。）公理4：没有独裁者——不存在能把个体偏好强加给社会的可能。（数学上称为原则D——非独裁原则：不存在某个i，使得阿罗证明，满足这4条公理表述的要求的民主决策的规则是不存在的，就是著名的“阿罗不可能性定理”：如果X中的事件个数不小于3，那么就不存在任何遵循原则U，P，I，D的规则（称为“社会福利函数”）。这表明满足所有一般条件的民主选择要么是强加的，要么就是独裁的结果。换句话说，阿罗不可能性定理指出，多数规则(majorilyrule）的一个根本缺陷就是在实际决策中往往导致循环投票。在得多数票获胜的规则下，每个人均按照他的偏好来投票。不难看出，大多数人是偏好X胜于Y，同样大多数人也是偏好Y胜于Z。按照逻辑上的一致性，这种偏好应当是可以传递的（transitivity），即大多数人偏好X胜于Z。但实际上，大多数人偏好Z胜于X。因此，以投票的多数规则来确定社会或集体的选择会产生循环的结果。结果，在这些选择方案中，没有一个能够获得多数票而通过，这就是“投票悖论”，它对所有的公共选择问题都是一种固有的难题，所有的公共选择规则都难以避开这两难境地。那么，能不能设计出一个消除循环投票，做出合理决策的投票方案呢?阿罗的结论是：根本不存在一种能保证效率、尊重个人偏好、并且不依赖程序(agenda）的多数规则的投票方案。简单地说，阿罗的不可能定理意味着，在通常情况下，当社会所有成员的偏好为已知时，不可能通过一定的方法从个人偏好次序得出社会偏好次序，不可能通过一定的程序准确地表达社会全体成员的个人偏好或者达到合意的公共决策。这个结果是令人震动的：一个社会不可能有完全的每个个人的自由——否则将导致独裁；一个社会也不可能实现完全的自由经济——否则将导致垄断。人们对社会的认识达到一个新的高度。因此阿罗的不可能定理一经问世便对当时的政治哲学和福利经济学产生了巨大的冲击，甚至招来了上百篇文章对他的定理的驳斥。李特尔、萨缪尔森试图以与福利经济学不相干的论点来驳倒阿罗的不可能定理，但又遭到肯普、黄有光和帕克斯的反驳，他们甚至建立了在给定个人次序情况下的不可能性结果。事实上，阿罗的不可能性定理经受住了所有技术上的批评，其基本理论从来没有受到重大挑战，可以说是无懈可击的，于是阿罗不可能定理似乎成为规范经济学发展的一个不可逾越的障碍。怎样综合社会个体的偏好，怎样在理论上找到一个令人满意的评价不同社会形态的方法，成为一个世界性难题。这时候出现了阿马弟亚·森（AmartyaKumarSen，1933一）从20世纪60年代中期起，森在工具性建设方面的贡献减少了这种悲观主义色彩。森在这方面的研究推动了规范经济学跨越这个障碍向前发展。他的研究工作不仅丰富了社会选择理论的原则，而且开辟了一个新的、重要的研究天地。森1970年的著作《集体选择和社会福利》是其最重要的一部著作，它使许多研究者恢复了对基本福利的兴趣。森所建议的解决方法其实非常简单。森发现，当所有人都同意其中一项选择方案并非最佳的情况下，阿罗的“投票悖论”就可以迎刃而解。比如，假定所有人均同意V项选择方案并非最佳，这样上面的表1就变为表2，仅仅甲的偏好由于同意“V并非最佳”而V和C的顺序互换了一下，别的都不变。投票者对不同选择方案的偏好次序，甲：C；V；S。乙：C；S；V。丙：S；V；C。在对V和C两种方案投票时，C以两票（甲乙）对一票（丙）而胜出于V(CV）；同理，在对V和S以及C和S分别进行投票时，可以得到S以两票（乙丙）对一票（甲）而胜出于V(SV）；C以两票（甲乙)对一票（丙）而胜出于S(CS）。这样，CS—SV—CV，投票悖论就此宣告消失，唯有C项选择方案得到大多数票而获胜。森把这个发现加以延伸和拓展，得出了解决投票悖论的三种选择模式：⑴所有人都同意其中一项选择方案并非最佳；⑵所有人都同意其中一项选择方案并非次佳；表2投票悖论的解决投票者对不同选择方案的偏好次序甲CVS乙CSV丙SVC⑶所有人都同意其中一项选择方案并非最差。森认为，在上述三种选择模式下，投票悖论不会再出现，取而代之的结果是得大多数票者获胜的规则总是能达到唯一的决定。一个更完整、更简单也更具一般意义的不可能性定理，是艾利亚斯在2004年发表的。这一定理声称：如果有多于两个可供选择的社会状态，那么，任何社会集结算子，只要满足“偏好逆转”假设和“弱帕累托”假设，就必定是独裁的。特别地，阿罗的社会福利函数和森的社会选择函数，都是社会集结算子的特例，并且偏好逆转假设在阿罗和缪勒各自定义的社会选择框架内分别等价于阿罗的“独立性假设”和缪勒的“单调性假设”，从而阿罗的不可能性定理、森的最小自由与帕累托效率兼容的不可能性定理、缪勒和塞特斯维特的一般不可能性定理，均可视为艾利亚斯一般不可能性定理的特例。艾利亚斯的不可能性定理有怎样的经济学和社会学结论是人们正在研究的问题。条件1、所有投票人就备选方案所想到的任何一种次序关系都是实际可能的。该公理表明：选民对候选人的任何一种排序都是允许的，也就是每一位选民可以完全按照各自的意愿挑选自己中意的候选人。2、对任意一对备选方案x、y，如果对于任何投票人都有x≥y，根据选举规则就应该确定x≥y；而且当且仅当对所有投票人都有x=y时，根据选举规则得到的最后结果才能取等号。该公理表明：全体选民的一致愿望必须得到尊重，同时每个选民的意愿也不能受到随意的忽略，体现了选民的主权特性。3、对任意一对备选方案x、y，如果在某次投票的结果中有xy，那么在另一次投票中，如果在每位投票人排序中x的位置保持不变或提前，则根据同样的选举规则得到的最终结果也应包括xy。该公理表明：如果所有选民对某位候选人的喜欢程度相对于其他候选人来说没有降低，那么该候选人在选举结果中的位置不会变化。4、如果在两次投票过程中，备选方案集合的子集中各元素的排序没有改变，那么在这两次选举的最终结果中，该子集内各元素的排列次序同样没有变化。该公理表明：某一组候选人在选举结果中的相对位置不会受除他们以外的其他候选人选举地位变动的影响，反映了无关候选人的独立性。公理3和公理4结合在一起，说明候选人的选举成绩只取决于选民对他们作出的评价。5、不存在这样的投票人，使得对于任意一对备选方案x、y，只要该投票人在选举中确定xy，选举规则就确定xy。该公理表明：不存在能够仅凭个人意愿就决定选举结果的独裁者