高斯定律

高斯定律

高斯定律(Gauss' law)表明在閉合曲面內的電荷分布與產生的電場之間的關係。靜電場中通過任意閉合曲線(稱高斯面)S 的電通量等於該閉合面內全部電荷的代數,與面外的電荷無關。高斯定律的神奇之處,是倒轉過來也一樣:如果養牛的有權讓牛群隨意吃麥,種麥的會出價,要求養牛的約束牛吃麥,欄桿建造的位置,也是上述的邊際二值相等,不變。高斯定律說,如果麥地與牛地有明確的權利劃分,交易費用是零,那么麥地與牛地的權利誰屬都會有相同的土地使用效果,不變也。

定義

通過任意閉合曲面的電通量等於該閉合曲面所包圍的所有電荷量的代數和。

積分形式

高斯定律高斯定律

真空中高斯定律積分形式為:

基本概述

高斯定律高斯定律

如果對於一個閉合曲面,定義向外為正法線的指向,則進入曲面的磁通量為負,出來的磁通量為正,那么就可以得到通過一個閉合曲面的總磁通量為0。這個規律類似於電場中的高斯定理,因此也稱為高斯定理,

與靜電場中的高斯定理相比較,兩者有著本質上的區別。在靜電場中,由於自然界中存在著獨立的電荷,所以電場線有起點和終點,只要閉合面內有淨餘的正(或負)電荷,穿過閉合面的電通量就不等於零,即靜電場是有源場;而在磁場中,由於自然界中沒有單獨的磁極存在,N極和S極是不能分離的,磁感線都是無頭無尾的閉合線,所以通過任何閉合面的磁通量必等於零。

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張五常談高斯定律

高斯定律有幾個版本。一九五九年首先出現的是,資產的權利界定是市場運作的先決條件。這是說,不是私產不能在市場成交。這當然對,其貢獻是指出傳統的交易定律(Theorem of Exchange)漠視了必須的產權局限條件。淺而重要,可惜對解釋世事不關心的視作等閒。

今天家喻戶曉的高斯定律,出自一九六○年的鴻文,有兩三個版本,其中以牛吃麥為例而推出來的“不變定律”(Invariance Theorem)老生常談,應該是上述專家說是錯的那個定律了。

有兩塊相連的土地,其一用作種麥,其二用作養牛。牛群跑到麥地吃麥,對麥損害的負值高於牛增重的正值,出現了私人成本與社會成本的分離,政府非管不可。高斯定律說,如果麥地與牛地有明確的權利劃分,交易費用是零,那么麥地與牛地的權利誰屬都會有相同的土地使用效果,不變也。這是說,如果種麥的地主有權不準牛群吃麥,養牛的大可補償牛對麥的損害,或租用麥地,欄桿建造的位置,是邊際上牛吃麥的增值與麥損害的負值相等。高斯定律的神奇之處,是倒轉過來也一樣:如果養牛的有權讓牛群隨意吃麥,種麥的會出價,要求養牛的約束牛吃麥,欄桿建造的位置,也是上述的邊際二值相等,不變。重點是土地的使用權利如果界定得清楚,不管權利誰屬,在市場交易下欄桿的位置不變,再沒有私人成本與社會成本分離的問題。

一九六二年讀到這養牛與種麥的例子時,幾位同學和我都知道不同的權利界定,收入或財富的分配不同,如果雙方的品味有別,欄桿的位置會變。這是說,權利界定給那一方,該方的收入較高,另一方的收入較低,收入的轉變會影響消費,大家品味不同,一方喜歡多吃牛,另一方喜歡多吃麥,欄桿的位置會因為土地的權利界定誰屬有變而變。

當年我是例子還沒有讀完就想到上述的收入分配不同會引起欄桿位置可變的副作用,但認為問題不重要:高斯大可假設收入或財富分配的副作用不存在。跟著又想,如果不讓高斯作這假設,他可以方便地把定律改為:只要權利界定清楚,讓市場順利運作,土地的總價值會按養牛者與種麥者的消費品味而達至最高點。

後來與高斯暢談他一九六○的鴻文,提出他應該為收入分配不同會引起的副作用下個腳註,殊不知他回響:“不是很清楚嗎?不言自明是不需要下腳註的。”Self-evident是他當時選用的形容詞。我坐在那裡想,他是說蠢人不讀算了,而我自己差不多不及格,很有點尷尬。

再後來倫敦經濟學院的一位教授不明高斯定律的主旨,在收入分配的副作用上大做文章,見笑天下。至於最近香港的經濟專家說的有不少數學大文從收入分配的角度證明高斯定律是錯了,我沒有跟進。不容易相信這self-evident的話題要大興數學的土木,如果是真的話,經濟學的發展豈不令人悲從中來哉?

這裡要說的,是問題有重要與不重要之分。判斷重要性,主要講感受,與智商的高低沒有多大關係。昔日的馬爾薩斯,近代的舒爾茲,現代的諾斯,分析能力不見得有過人之處,只憑對重要性的感受好就見經傳了。一九七三年嘉素對我說,當世的所有經濟學者中,以重要性的判斷論英雄,高斯可能無敵天下。我早就知道,所以在芝大的兩年頻頻與高斯研討,談的主要不是他的文章,而是要知道為什麼他會這樣想或那樣想。高斯傾囊相授。

判斷重要性的第一個啟蒙老師是赫舒拉發。我提出問題,他認為重要才作答,否則忙顧左右而言他。第二個是艾智仁,他對任何文章一笑我知道認為是胡說,嚴肅起來我知道要深入地拜讀。跟著是與高斯、佛利民、戴維德、巴賽爾等人的多番研討了。

在芝大遇到夏保加,說我的文章有趣味。我問:“不重要嗎?”他回響:“何謂重要只有天曉得,說有趣是最高的評價了。”再後來遇到W. Meckling,說有趣的觀察是我的一技之長。我問:“只這么多嗎?”他答:“聰明易找,品味難求,千萬不要放棄你的品味路向。”說實話,我想不出自己的品味好在何處,很有點粗俗,但喜歡過癮一下,而喜惡之分是明確而強烈的。天生使然吧。

我一九八二年發表的《中國會走向“資本主義”的道路嗎?》就含意著這定律有嚴重的錯,但要到一九九八的一篇演辭才清楚地寫出來,引起反響。我指出該定律用上“清楚的權利界定”(即私有產權)與「交易費用是零」這兩個假設,互相加不起來!毫無交易費用,資源的“完美”使用是不需要市場的。權利的界定是一種制度,市場的安排也是一種制度,而二者都是為了減低交易或社會費用而出現的。沒有這些費用,中央分配可以盡善盡美,不需要有私產,也不需要有市場。從個人的品味看,這才是高斯定律需要加的一個重要腳註。

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物理學定律(2)

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