Lie-szimmetriák egy közgazdasági alkalmazása (An economic application of the Lie symmetries)

Ebben a tanulmányban ismertetjük a Nöther-tétel lényegi vonatkozásait, és kitérünk a Lie-szimmetriák értelmezésére abból a célból, hogy közgazdasági folyamatokra is alkalmazzuk a Lagrange-formalizmuson nyugvó elméletet. A Lie-szimmetriák dinamikai rendszerekre történő feltárása és viselkedésük jellemzése a legújabb kutatások eredményei e területen. Például Sen és Tabor (1990), Edward Lorenz (1963), a komplex kaotikus dinamika vizsgálatában jelent®s szerepet betöltő 3D modelljét, Baumann és Freyberger (1992) a két-dimenziós Lotka-Volterra dinamikai rendszert, és végül Almeida és Moreira (1992) a három-hullám interakciós problémáját vizsgálták a megfelelő Lie-szimmetriák segítségével. Mi most empirikus elemzésre egy közgazdasági dinamikai rendszert választottunk, nevezetesen Goodwin (1967) ciklusmodelljét. Ennek vizsgálatát tűztük ki célul a leírandó rendszer Lie-szimmetriáinak meghatározásán keresztül. / === / The dynamic behavior of a physical system can be frequently described very concisely by the least action principle. In the centre of its mathematical presentation is a specic function of coordinates and velocities, i.e., the Lagrangian. If the integral of the Lagrangian is stationary, then the system is moving along an extremal path through the phase space, and vice versa. It can be seen, that each Lie symmetry of a Lagrangian in general corresponds to a conserved quantity, and the conservation principle is explained by a variational symmetry related to a dynamic or geometrical symmetry. Briey, that is the meaning of Noether's theorem. This paper scrutinizes the substantial characteristics of Noether's theorem, interprets the Lie symmetries by PDE system and calculates the generators (symmetry vectors) on R. H. Goodwin's cyclical economic growth model. At first it will be shown that the Goodwin model also has a Lagrangian structure, therefore Noether's theorem can also be applied here. Then it is proved that the cyclical moving in his model derives from its Lie symmetries, i.e., its dynamic symmetry. All these proofs are based on the investigations of the less complicated Lotka Volterra model and those are extended to Goodwin model, since both models are one-to-one maps of each other. The main achievement of this paper is the following: Noether's theorem is also playing a crucial role in the mechanics of Goodwin model. It also means, that its cyclical moving is optimal. Generalizing this result, we can assert, that all dynamic systems' solutions described by first order nonlinear ODE system are optimal by the least action principle, if they have a Lagrangian.

A fizikai matematika legújabb eredményei mint a közgazdaság-tudomány lehetséges vizsgálati eszközei (The newest results of physical mathematics as the possible investigation tools of economics)

A közgazdaság-tudomány számos problémája a fizika analóg modelljeinek segítségével nyert megoldást. A közgazdászok körében erőteljesen megoszlanak a vélemények, hogy a közgazdasági modellek mennyire redukálhatók a fizika, vagy más természettudományok eredményeire. Vannak,akik pontosan ezzel magyarázzák,hogy a mai mainstream közgazdasági elmélet átalakult alkalmazott matematikává,ami a gazdasági kérdéseket csak a társadalom-tudományi vonatkozásaitól eltekintve képes vizsgálni. Mások, e tanulmányszerzője is, viszont úgy vélekednek, hogy a közgazdasági problémák egy része, ahol lehetőség van a mérésre, jól modellezhetők a természettudományok technikai arzenáljával. A másik része, amelyekben nem lehet mérni,s tipikusan ilyenek a társadalomtudományi kérdések, ott sokkal komplexebb technikákra lesz szükség. Etanulmány célkitűzése, hogy felvázolja a fizika legújabb, az irreverzibilis dinamika, a relativitáselmélet és a kvantummechanika sztochasztikus matematikai összefüggéseit, amelyekből a közgazdászok választhatnak egy-egy probléma megfogalmazásában és megoldásában. Például az időoperátorok pontos értelmezése jelentős fordulatot hozhat a makroökonómiai elméletekben; vagy az eddigi statikus egyensúlyi referencia pontokat felválthatják a dinamikus,időben változó sztochasztikus egyensúlyi referenciafüggvények, ami forradalmian új megvilágításba helyezhet számos társadalomtudományi, s főleg nemegyensúlyi közgazdasági kérdést.A termodinamika és a biológiai evolúció fogalmait és definícióit Paul A. Samuelson (1947) már adaptálta a közgazdaságtanban, viszont a kvantummechanika legújabb eredményeit, az időoperátorokat stb. nem érintette. E cikk azokat a legújabb fizikai, kémiai és biológiai matematikai összefüggéseket foglalja össze,amelyek hasznosak lehetnek a közgazdasági modellek komplexebb megfogalmazásához. ___________________ The aim of this paper is to out line the newest results of physics,i.e.,the stochastic mathematical relations of relativity theory and quantum mechanics as well as irreversible dynamics which can be applied for some economic problems.For example,the correct interpretation of time operators using for the macroeconomic theories may provide a serious improvement in approach to the reality.The stochastic dynamic equilibrium reference functions will take over the role of recent static equilibrium reference points,which may also reveal some nonequilibrium questions of macroeconomics.The concepts and definitions of thermodynamics and biological evolution have been adopted in economics by Paul A. Samuelson, but he did not concern the newest results of quantum mechanics, e.g., the time operators. Now we do it.In addition, following Samuelson,we show that von Neumann growth model cannot be explained as a peculiar extension of thermodynamic irreversibility.