由美国选举混淆？麻省理工学院研究人员使用物理来解释民主选举

对美国选举的基于物理学分析发现，按时间偏离选民变得更加偏振，导致意见中非常小的齿轮的不稳定情况会导致选举结果宽阔。

它看起来似乎很令人惊讶，但是物理学的理论和公式是理解民主选举工作的有用工具，包括这些系统如何分解以及如何改善它们。

基于新的物理学研究发现，在美国，选举经历于1970年的过渡，从选举结果占据了更大的选民的政治偏好，达到了不稳定的一段时间，其中在选民中的变化非常小的变化偏好导致两个方向更加极端的政治结果的显着摆动。

分析还示出了这种不稳定可以与意外情况相关联，其中结果在人们真正偏好如何转化的相反方向上摆动。也就是说，朝向左派的普遍意见的小举动可以导致更右翼的结果，反之亦然 - 研究人员称为“负面代表”的情况。

该研究结果显示在Journal Nature Physicics中，亚历山大Siegenfeld，MIT的物理博士生和yaneer Bar-Yam，新英格兰复杂系统研究所的总裁。

分析自1944年以来的共和民主党平台，研究人员发现，在这些平台中，在1970年开始，从1970年开始，从那时起，从那时起，增加了剧烈的增长，从那时起，如图所示。这导致选举结果的不稳定。

“我们的国家似乎比以往任何时候都更加面临，选举结果类似于垂涎的柱子，”Siegenfeld说。他说，在这个“不稳定”选举的政权中，“选民意见的小变化可以大大挥动选举结果，就像一个小的推动到山顶上的巨石的方向一样，可以大大改变其最终位置。 “

他解释说，这部分是越来越多的选民的结果。研究人员从1944年以来一直通过共和党和民主党平台来了解的分析，并使用机器学习和人类分析的组合计算了偏振词的数量。这些数字在1970年之前显示了一个相对稳定的情况，但从那时起极化的显着增加。

该团队发现，正在开发的ising模型，用于解释铁磁体和其他物理系统的行为，是在数学上等同于某些选举模型，并准确地描述了选举系统中不稳定的发作。

“1970年发生的事情是像水的沸腾一样的阶段过渡。选举从稳定到不稳定，“Bar-Yam解释说。

不断的不稳定也导致党的主要系统的结构，这在70年代以来，这极大地增加了他们在候选人选择中的作用。由于初学者的选民往往比一般选民的意见更加极端的党派观点，因此政治家更倾向于接受职位，以吸引这些选民 - 可能比更多主流选民青睐的人更为极端，从而不太可能在大选中获胜。

Siegenfeld说，从稳定到不稳定的选举情况的这种长期转变与不稳定的选举情况紧密相似，这是暴露于磁场的铁磁金属发生的情况，并且可以由相同的数学公式描述。但为什么要为此类无关主题导出的公式应该与该领域相关？

Siegenfeld说，这是因为在物理中，并不总是知道能够产生有用和有意义的结果的底层物体或机制的细节。他比较了物理学家能够描述声波的行为的方式 - 这基本上是原子的聚集动作 - 具有很大的精度，在他们知道原子存在之前。

“当我们应用物理学以了解我们宇宙的基本粒子时，我们实际上并不知道理论的潜在细节，”他说。“但我们仍然可以做出令人难以置信的准确预测。”

同样，他说，研究人员无需了解杀人选民的动机和意见，以便能够对其集体行为进行有意义的分析。作为论文状态，“了解社会系统的集体行为可以从物理学的方法和概念中受益，而不是因为人类与电子类似，而且因为可以在不了解小规模细节的情况下理解某些大规模行为。 “

研究的另一个重要发现是“负面代表”的现象。这是当一个整体向左侧移位选民意见的结果在选举结果向右移动，反之亦然。

例如，如果选民面临着左候选者和最重要的候选者之间的选择，则可能发生这种情况。如果选民的整体情绪进一步向左移动，可能导致更远左选民决定在选举日留在选举日，因为中间人候选人的观点太远了。结果，最重要的候选人最终获得了胜利。或者，如果选民中的右侧挥杆导致提名极限较大的候选人，这可能会增加更自由候选人获胜大选的赔率。“这种负面代表破坏了民主选举的全部目的，”Siegenfeld说。

该研究发现，在不稳定的选举系统中，总有负面代表性。作者说，这一措施可能有助于反对不稳定的趋势，从而降低负面代表的发病率。

一种减少选举不稳定的一种解决方案将成为排名投票系统的转变，例如澳大利亚，缅因州和旧金山和剑桥，马萨诸塞州的城市。这些系统减少了选择“较小的两个邪恶”候选人的必要性，并允许人们在没有由第三方候选人造成的中断的情况下投票表决。

另一种方法是通过激励，宣传或立法（例如澳大利亚所需的投票）来增加选民投票率。研究人员发现，选民投票率的百分比越低，不稳定的可能性越大。

“大多数人说'去投票'所以你的声音听到了，”Siegenfeld说。“更不太感谢的是，当候选人可以依靠投票的人们时，未来的选举更有可能变得更加稳定。我们的研究科学展示了高等选民的投票率为民主，因为低选民结束不稳定选举并导致负面代表性。“

“我喜欢这项研究，”阿拉巴马州奥本大学政治学教授索伦·乔丹说，他没有参与这项工作，并对这方面作了评论作品。“交叉是令人兴奋的，看到物理学家做数学沉重的提升，真正在传统的范围之外，政治学的训练真的增强了两个学科。”

他补充说，“这个模型是理解一些关键现象的优秀启发式，比如党派这样的缓慢运动概念仍然可以在总成果中产生大规模的影响。”

参考：“民主选举中的负面代表和不稳定”由亚历山大·索格菲尔德和yaneer酒吧山药，13月13日，1月20日，自然物理学.DOI：
10.1038 / s41567-019-0739-6

该研究得到了国家科学基金会和赫兹基金会的支持