阿马蒂亚·森贫困理论研究
内容摘要：贫困理论作为西方经济学研究中的一个重要问题，越来越受到经济学研究者的青睐。在现代传统经济学中，贫困问题往往被简化为收入问题，许多贫困或经济平等的测量指标如基尼系数，都是以人们的收入作为研究基础。而阿马蒂亚·森在对大量的贫困问题研究后提出了更加全面和有效的贫困度量方法，并且从权力缺失的考虑出发，对贫困的实质进行了重新解释。本文将介绍阿马蒂亚·森的贫困理论，延续其研究思路，以期给经济学补充一个从更深刻的伦理层次认识贫困的视角。
关键词：阿马蒂亚·森伦理经济学贫困理论权利失败
贫困的概念
（一）贫困度量的传统方法
在度量贫困时，人们首先想到的是“贫困线”、“最低生活标准”、“基尼系数”等一系列指标。然而，以上指标只是从一个方面即收入的低下去衡量贫困，充其量只能作为识别穷人的一种方法。在一些传统的研究中，度量贫困的方法主要有两种：一是先定义一个贫困线并以此统计出穷人的数量，再把贫困定义为贫穷人口与社会总人口之比，即“贫困人口比率度量”（head-count measure），记为H。在这种方法下，全体贫困线以下的人的收入的降低丝毫不会影响贫困程度，而贫富差距的进一步拉大只要不越过贫困线，也不能得到任何体现。二是度量全体穷人的收入与贫困线之间的距离总和，即比较流行的“贫困缺口”度量法，可以公式化为“收入缺口比率”（income-gap ratio），记为I。而这种度量法在阿马蒂亚·森看来也存在着严重的缺陷：“只要穷人之间的收入转移不突破贫困线，收入缺口比率对收入转移就肯定是不敏感的”。
（二）贫困的识别和加总：森贫困指数
由此，阿马蒂亚·森提出一个较全面的贫困定义应该包括两个要素：一个识别穷人的方法和一个把穷人所构成的集合的特征进行加总，以形成贫困的总体印象，即贫困的“识别（identification）”和“加总（aggregation）”。上述两个指标H 和I分别度量了其中一方面，H代表贫困线之下的人口比例，而I代表与贫困线相比绝对收入的贫困比率。为了弥补度量中缺少的收入分配问题，阿马蒂亚·森引入了基尼系数G，G度量的正是收入分配的公平程度。从而阿马蒂亚·森得出了一个更精确的衡量贫困的指数P，P=H{I+(1-I)G}（阿马蒂亚·森，2001）。P指数很好地把握了相对贫困的内涵，不仅“识别”和“加总”了贫困，而且反映了分配的不平等程度：P随着G的增大而增大，当分配绝对平均即所有人的收入都相等时，G为0，此时P=HI。
（三）权利方法
在考察了贫困的度量之后，阿马蒂亚·森转入了关于贫困成因的分析。阿马蒂亚·森（2006）认为生活的贫困不仅指这个人确实身处贫困状态中，而且包括由个人环境和社会限制造成的机会的缺乏，从而使其不能自由地选择其它生活方式。经济贫困的表象如低收入等最终也应将被视为能力的剥夺，人们之所以贫困是由于缺少获得正常生活条件的能力，“权利丧失”才是贫困的根源。
在一个私有制的市场经济中，人们的经济权利包括了：生产权利、交换权利、劳动权利和继承转移权利。这些权利构成了人们在经济生活中自由行动并获得所需的基础，其中的任何一个权利散失或遭到剥夺都将影响人们的可行能力。在贫
1973年诺贝尔物理学奖——隧道现象和约瑟夫森效应的发现 1973年诺贝尔物理学奖一半授予美国纽约州约克城高地（YorktownHeights）IBM瓦森研究中心的江崎玲於奈（Leo Esaki，1925—），美国纽约州斯琴奈克塔迪（Schenectady）通用电器公司的贾埃沃（IvarGiaever，1929—），以表彰他们分别在有关半导体和超导体中的隧道现象的实验发现；另一半授予英国剑桥大学的约瑟夫森（BrianJosephson，1940—），以表彰他对穿过隧道壁垒的超导电流所作的理论预言，特别是关于普遍称为约瑟夫森效应的那些现象。 江崎玲於奈1925年3月12日出生于日本大阪的一个建筑师家庭里，1938年，江崎进入同志社中学，三年后父亲去世。江崎自幼就表现出对科学的浓厚兴趣，喜欢阅读科学家传记故事，立志要作像爱迪生和马可尼那样的发明家，小时自己动手制作电动火车和汽车模型。1940年，他以优异成绩越级进入京都第三高等学校。1944年初提前毕业。同年10月，江崎进入东京帝国大学攻读实验物理。在大学期间，为维持生计勤工俭学，做晚间家庭教师。他认真学习了数学和物理课程，并自学物理学专著。 1947年，江崎获硕士学位，有机会进入神户工业股份有限公司研究真空管热电子发射现象。他由此接触到固体表面物理化学性质和真空管材料技术。由于这项研究与强外电场作用下的冷金属表面电子发射现象有关，他对固体中的隧道效应发生了兴趣。1950年，他转入对半导体材料和晶体管的研究。这时，晶体管刚刚发明。1956年江崎辞去神户公司的工作转入索尼公司。在索尼公司领导了一个小组对半导体二极管内电场发射机理进行研究。这项研究主要考查窄宽度p－n结的导电机制。p-n结中内电场分布取决于杂质的分布。当时许多研究者都把提取含杂质少的高纯半导体材料当作目标，而江崎选择了相反的路线，他尝试制备高掺杂的锗p－n结器件。 1957年初江崎首先获得了掺有高浓度杂质的锗精制单晶体做成了薄p－n结。他发现这种薄p－n结的正向电阻特性没有变化，但反向电阻却呈直线下降趋势。随后，江崎增大了掺杂浓度，使结宽进一步变窄。当浓度达到1018cm-3以上时，p－n结的施主和受主浓度都高到使结两侧呈简并态，费米能量完全占据了整个导带或价带内部。江崎发现，在这种隧穿路程极短的情况下，所有温度条件下都可以观察到负阻现象。 负阻现象所对应的电压远低于人们熟知的击穿电压。江崎用量子力学理论令人信服地证明了这正是人们长期以来所寻找的隧道效应，这项研究确立了隧道效应在半导体材料中的存在。接着，江崎利用这种半导体p－n结中的隧道效应研制出一种新型半导体器件——隧道二极管。这种二极管具有独特而优异的反向负阻特性，可在开关电路、振荡电路、微波电路以及各种高速电路中获得广泛应用，成为现代电子技术中最重要的器件之一。正是这项贡献使江崎于1973年获得诺贝尔物理学奖。 1958年，江崎进一步研究了硅、锑化铟、砷化镓、砷化铟、碲化铅、碳化硅等金属氧化物半导体材料的p－n结，证实它们也有类似的负阻特性。用这些材料制成了多种隧道二极管。70年代，江崎在研究砷化镓等材料的周期性超晶格结构时，指出这些材料的负阻效应的工作频率上限远高于当时已知的任何半导体器件，为后来微波、毫米波、亚毫米波电子学发展提供了制作器件的切实依据。 江崎研究硅隧道二极管时，精确分析了隧穿电流，揭示了材料的电子状态，说明了隧穿电子与势垒中的声子、光子、等离子体量子甚至分子类振动模式之间的相互作用。这些对隧穿物理机制的研究，开创了一门新兴学科——隧穿波谱学。 1959年，日本东京大学授予江崎理学博士学位。1960年，江崎迁居美国，任国际商用机器公司（IBM）中央研究所研究员。
约瑟夫森效应（超导隧道效应） 1962年，英国剑桥大学的研究生约瑟夫森从理论上预言：当两块超导体（S）之间用很薄 的氧化物绝缘层（I）隔开，形成S－I－S结构，将出现量子隧道效应．这种结构称为隧道结，即使在结的两端电压为0时，也可以存在超导电流．这种超导隧道效应现在称为约瑟夫森效应．1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林·昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。 这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。 后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬浮不动。 迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。 超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无磨擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。利用超导悬浮可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。 超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。 现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。超导九十年 1911年卡茂林－昂尼斯意外地发现，将汞冷却到－268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性 1913年卡茂林－昂尼斯在诺贝尔领奖演说中指出：低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4．2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为超导态” 1932年霍尔姆和卡茂林－昂尼斯都在实验中发现，隔着极薄一层氧化物的两块处于超导状态的金属，没有外加电压时也有电流流过 1933年荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的一个极为重要的性质 1935年德国人伦敦兄弟提出了一个超导电性的电动力学理论 1950年美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后，同时提出：超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。他们都认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围，正离子被电子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它电子形成了超导电流。接着，美国伊利诺斯大学的巴丁、库柏和斯里弗提出超导电量子理论，他们认为：在超导态金属中电子以晶格波为媒介相互吸引而形成电子对，无数电子对相互重叠又常常互换搭配对象形成一个整体，电子对作为一个整体的流动产生了超导电流。由于拆开电子对需要一定能量，因此超导体中基态和激发态之间存在能量差，即能隙。这一重要的理论预言了电
基于可编程SNS型约瑟夫森结阵的驱动系统研究 刘志尧，贾正森，王磊，黄洪涛 （中国计量科学研究院电磁计量科学技术研究所，北京100013） 摘要:文章基于可编程SNS型约瑟夫森结阵，研究了一种交流量子电压驱动方法。该方法根据结阵的I-V 特性，通过控制各段结阵的偏置状态及组合方式，实现交流量子电压的合成。采用电压源驱动方式，将节点电流分析法应用在偏置电路参数计算中，设计了偏置模块，搭建了交流约瑟夫森量子电压驱动系统。实验结果表明，该系统偏置电流的建立时间为1.27 μs，稳定性优于6 nA/min，输出电流分辨率可达0.01 mA，可以合成频率为50 Hz、每周期40个采样点、有效值为1 V的交流约瑟夫森量子电压信号。 关键词：约瑟夫森结阵；交流量子电压驱动方法；驱动系统；偏置电路 中图分类号：TH71 文献标识码：B 文章编号：1001-1390（2018）00-0000-00 Research of driven system based on programmable SNS Josephson junction array Liu Zhiyao, Jia Zhengsen, Wang Lei, Huang Hongtao (Division of Electricity and Magnetism, National Institute of Metrology, Beijing 100013, China) Abstract: Based on the programmable SNS Josephson junction array, this paper studies a driven method of AC quantum voltage. According to the I-V characteristics of Junction array, this method realizes the synthesis of the AC quantum voltage by controlling the bias status and combination mode of each segment. The node current analysis method is applied to calculate the bias circuit parameters through using the voltage driven method, as a result, the bias module is designed, and the AC Josephson quantum voltage driven system is built. The experimental results show that the settling time of bias current is 1.27 μs, the stability is better than 6 nA/min, and the output current resolution is 0.01 mA. This method has synthesized an AC quantum voltage with 50 Hz, 40 sampling points per cycle, 1 V RMS. Keywords:Josephson junction array, AC quantum voltage driven method, driven system, bias circuit 0 引言 1984年,美国国家标准局(NBS)和德国联邦物理技术研究院(PTB)联合研制出世界上第一个集成串联的SIS（Superconductor-Insulator-Superconductor）结构的约瑟夫森结阵[1], 开辟了电学计量领域的新篇章，在电学计量领域里完成了电压单位伏特从实物基准到自然基准的过渡[2]。美国国家标准与技术研究院（NIST）在SIS型[4]和SINIS（Superconductor -Insulator-Normal metal-Insulator-Superconductor）型[5]约瑟夫森结阵的基础上，研发了 SNS(Superconductor-Normal metal-Superconductor）型可编程约瑟夫森结阵，将直流量子电压提高至10 V[6]。 为了拓展量子电压在交流领域的应用，各国对约瑟夫森结阵的交流驱动方法进行了大量研究。1996年，S.P.Benz和C.A.Hamilton提出了基于脉冲和积分方式的交流约瑟夫森结阵驱动方法，并设计了驱动装置[7]，该装置合成交流信号频率高达30 MHz，最大输出电压有效值为1 V，主要用于交流高频低有效值应用[8]。1997年，S.P.Benz和 C.A.Hamilton又提出了可编程交流量子电压的驱动方法，并研制了驱动系统[9]，该系统输出电压有效
约瑟夫森结I-V特性及非线性的数值模拟 彭加福 （江苏科技大学数理学院，应用物理，0640502112） 摘要：本文基于Matlab对约瑟夫森结（Josephson Junction）RCSJ模型的交直流I-V特性及非线性混沌现象进行数值模拟。通过计算机数值模拟得到该模型的非线性微分方程数值解，研究了RCSJ模型中各参量对约瑟夫森结的影响，进而简要分析其I-V特性和非线性混沌现象的产生机理，绘制出约瑟夫森结的交直流I-V特性曲线、非线性微分方程的相图及因其高度非线性而引起的通过倍周期分岔和阵发性原理进入混沌状态的分岔图。 关键词：超导器件隧道效应约瑟夫森结弱耦合倍周期分岔庞加莱截面混沌 1．引言 自1911年荷兰科学家昂纳斯（H. K. Onnes）发现汞的超导现象以来，人们对超导进行了大量开拓性的研究，使超导理论]1[日趋成熟，与此同时，超导技术也在各个领域得到深入而广泛的应用]2[。约瑟夫森效应的发现开拓了超导量子干涉仪（SQUID）在弱电方面的应用。人们在对约瑟夫森效应进行研究的过程中发明了各种超导器件及应用电路]3[，促使超导技术应用的新领域——超导电子学逐渐发展起来。在其中，因具有各种独特性（量子干涉、特殊的I-V 特性和高度的非线性等），约瑟夫森结得到广泛的研究和应用，并成为超导电子器件的核心部件。实际使用中的约瑟夫森结总处于某一电路之中，因此，利用等效电路理论来研究和分析约瑟夫森结的物理行为是一种很有效的方法。在各模型中，其物理行为均可用微分方程来描述，但这些方程大多不易直接求解析解，因而发展了很多间接解法]5[],4[。其中，利用电路模拟（RCSJ模型和RSJ模型等等），如图1、图2所示，并用数值计算来研究约瑟夫森结的方法最直接，简易。 图1：RCSJ模型等效电路图2：RSJ模型等效电路Resistively Capacitance Shunted Junction Resistively Shunted Junction
约瑟夫森效应的原理与应用 约瑟夫森效应是电子对通过两块超导金属间的薄绝缘层（厚度约为10 ）时发生的量子力学隧道效应。1962年,英国牛津大学研究生B.D.约瑟夫森首先从理论上对超导电子对的隧道效应作了预言，不久就为P.W.安德森和J.M.罗厄耳的实验观测所证实。十多年来，它已在超导电性的研究领域内逐渐发展成为一个新的重要分支──约瑟夫森效应和超导结电子学。 直流约瑟夫森效应当直流电流通过超导隧道结时，只要电流值低于某一临界电 流I c，则与一块超导体相似，结上不存在任何电压，即流过结的是超导电流。但一旦超过临界电流值，结上即出现一个有限的电压，结的性状过渡到正常电子的隧道特性。图1给出了典型的I-V特性曲线。这种超导隧道结能够承载直流超导电流的现象，称为直流约瑟夫森效应。对于典型的结，临界电流一般在几十微安到几十毫安之间。 图1 Sn-SnO x-Sn结构的电流和电压关系 超导隧道结的临界电流对于外加磁场十分敏感。I c不是外加磁场的单调函数，而是随着外磁场的增高，呈现如图2所示的周期性变化，类似于光学中的夫琅和费衍射图样。相邻两最小值之间的磁场间隔H0与结面积的乘积正好等于一个磁通量子，即φ0= h/2e = 2.07×10－15韦伯。
图2 Sn-SnO x-Sn结的约瑟夫森电流和磁场的关系 交流约瑟夫森效应如果在超导结的结区两端加上一直流电压V（当然，这时电流 大于临界电流）,在结区就出现高频的超导正弦波电流，其频率与所施加的直流电压成正比， 有如下关系式 hω /2π = 2e/V 或 ν ＝ (2e/h)V 比例常数2e/h=483.6×106 Hz/μV。这时，结区以同样的频率（若所加电压是几微伏，则在微 波区域；若为几毫伏，则在远红外波段）向外辐射电磁波。超导隧道结这种能在直流电压作 用下，产生超导交流电流，从而能辐射电磁波的特性，称为交流约瑟夫森效应。 如果用频率为□的微波辐照约瑟夫森结,当结的约瑟夫森频率ν等于ν~的n次倍频，即 nν~＝2eV n/h (n＝0,1,2,…) 时,外加微波和结辐射的电磁波发生共振，则在I-V特性上可以测到恒压电流,随着 n=0,1,2,…, 在I-V特性上出现阶梯效应，如图3所示。有人以 10GHz的输入频率已观察阶 梯数高于500。 呈现约瑟夫森效应的结构,通常称为约瑟夫森结、超导结或弱连接超导体。 图3 Sn-SnO x-Sn结的直流常电压-电流阶梯