如何理解 Black-Scholes 期权定价模型?

如何理解 Black-Scholes 期权定价模型?

Black-Scholes 模型说白了不就是一个在虚数时间中演化的量子系统,这有什么难理解的?

Schrödinger 方程描述了「现在的粒子如何去往未来」,BS 方程描述的则是「未来的价值如何折现到当下」。

Black-Scholes 方程描述了期权价格 随标的资产价格 和时间 的变化:

这个方程看起来很丑,充满了 和 这样的变系数,让数学人很难受。

你数学物理直觉很好的话就会发现这里有一个隐藏的对称性。

股价从 100 跌到 50 和从 10 跌到 5,对投资者来说痛苦是一样的,这其实就是标度不变性。

所以你不应该考虑资产价格 ,而是应该考虑对数收益率 。

同时逆转时间箭头,因为期权是有 Deadline 的,它的价值其实是通过未来的 Payoff 倒推回来的。

所以不妨定义剩余时间 。

然后做变换:

用链式法则求导换元,并整理各项系数即得:

这就是在对数价格空间 和剩余时间 下的 BS 方程,它是一个带漂移项和耗散项的扩散方程。

为了得到最纯粹的热方程,还需要消除一阶导数项和零阶项。

这是一个很常规的规范变换,凑下系数令:

大致相当于变换到了一个共动参考系并提取出折现因子 。

这样就得到了最完美的 Black-Scholes-JZ 方程:

再看下 Schrödinger 方程:

简直一模一样好不好?

价格概率分布是个波函数!

好怪哦,再看一眼:

这是啥,物理意义是啥?

是量子的本性,代表微观世界的内禀随机性。

而波动率的存在本身就是市场具有内禀随机性的证明,因此直接令 。

所以 又是啥意思?

是粒子的质量,代表改变运动状态的难易程度。

而一个低波动率标的(大盘)就相当于一个重粒子,它的价格概率分布扩散得很慢,得有巨大得消息面冲击才能改变它的分布。

反过来一个高波动率的标的(山寨币)就相当于一个轻粒子,一有风吹草动就归零了。

为啥 Schrödinger 方程里有个虚数单位 ,期权价格模型却不需要?

因为在风险中性测度下,价值本身就是概率加权的期望值。

物理上是对波函数取模平方得概率,金融上是直接对概率密度函数进行卷积。

两者控制演化的传播子是完全一样的。

上面第二步强行消除了无风险利率 ,但这个东西也是有物理意义的,回到这个形式:

漂移项 对应一个恒定的外力场,导致粒子有一个整体的平均速度。

衰减项 对应标量势能 的基态能量,它不改变粒子的分布形态,只改变波函数的整体振幅,说明货币的时间价值导致总价值随时间衰减。

所以综合来看,折现就是路径积分,让价值从未来塌缩到了现在。

Feynman 告诉我们,粒子从 A 到 B 同时走了所有可能的路,波函数是所有路径权重的叠加:

这里的 是作用量,由于 的存在,路径之间会发生干涉。

在金融学虚时间中,Wick 变换把 变成了欧几里得作用量 。

因此期权的现在价值 是所有可能的价格路径的加权平均:

你站在现在 ,看着未来 ,未来有无数种可能。

但每一个平行宇宙的结局都会通过一个概率系数折现回现在,且这个传输过程遵循最小作用量原理,越离奇的走势权重越低。

综上所述,宽客(Quant)其实就是简易量子物理学家(Quantum Physicist)。

Black-Scholes 应该去领诺贝尔物理学奖。