外部性引起市場失靈的機理與條件分析

武康平，馬雨湫

(1.清華大學經濟管理學院經濟系，北京 100083;2.中國農業大學國際學院，北京 100083)

1 引言

外部性(Externality)又稱為外部效應或溢出效應(Spillover Effect)，是說一些人進行經濟活動時(無意中)對其他人產生了正面或負面的影響，然而卻未因此而受到獎勵或懲罰.當外部性的影響是正面的時候，就說是正外部性;是負面的時候，就說是負外部性.迄今，人們對這一現象已有多種稱呼，比如外溢效應，外部影響，外部經濟，外部成本，等等.外部性概念被認為是經濟學中最難琢磨的概念之一，自提出以來一直是經濟學中爭論的焦點.

經濟學中對于外部性問題的研究有三個重要的里程碑人物，即馬歇爾，庇古和科斯.馬歇爾是最早提出外部性問題的人，他在1890年出版的《經濟學原理》一書中論述工業組織時，把企業的發展分為兩種類型:一種是企業所在產業的普遍發展，另一種是企業自身在資源的組織和管理上效率的提高.馬歇爾將前者稱為“外部經濟”，將后者稱為“內部經濟”.這種“外部經濟”表現為，當企業所在產業整體發展時，企業往往能花費比以前更少的勞動和代價來獲得相同的產出.馬歇爾的這一論述，成為外部性理論發展的淵源.

受馬歇爾“外部經濟”啟發，庇古在1920年的著作《福利經濟學》中提出了“外部不經濟”概念.通過對燈塔，污染等事例的分析，他發現經濟活動經常對第三者產生影響，導致社會邊際成本不等于私人邊際成本，社會邊際收益不等于私人邊際收益的問題廣泛出現.單純依靠市場配置資源，不可能達到帕累托最優，即市場失靈.庇古據此提出，政府應以增加稅收或發放補貼的方式，將這種外部性內化到企業決策之中，庇古稅由此聞名于世.

20世紀60年代，科斯在論文“社會成本問題”中提出了外部性的相互性[1].科斯認為，庇古稅是政府向污染者征稅，其實質是將污染者看作是一個單向的損害者.但實際上，拿工廠和附近居民來說，雙方都有損害對方利益的一面.排污固然讓附近居民利益受損，但減排也讓工廠增加了成本.利益最大化不能只考慮一方，應權衡雙方得失.理性人會考慮經濟活動溢出的成本和收益，在談判和交易成本為零的情況下，只要允許產權可以自由交換，社會資源的配置便能達到帕累托最優狀態.于是，科斯提出了依靠市場機制來解決外部性問題的方案——科斯定理:在交易成本為零的前提下，只要明確界定產權歸屬，外部性問題就能得到解決，從而實現私人成本與社會成本的相等.

繼庇古和科斯之后，經濟學中相繼出現了大量有關外部性問題的研究成果.其中引人注目的是1989年墨菲，施萊佛和維什尼對羅森斯坦-羅丹的大推進理論的重新表述[2-3]，他們重建了大推進模型，更準確地從“資本供給的不可分性，需求的不可分性，儲蓄的不可分性”三個方面詮釋了“外部經濟”問題:通過對互補行業或部門的同步投資，一方面可以相互創造市場，解決需求不足問題;另一方面可以降低成本，增加利潤，提高儲蓄率，進一步擴大投資.

迄今為止，外部性理論幾乎被應用到了各個經濟領域和經濟研究的方方面面[4-14].然而現有文獻中卻鮮有深入研究外部性引起市場失靈的內在機理的理論文章.本文就從理論上深入探討外部性究竟如何引起市場失靈的問題，分析外部效應的作用機理和作用條件.

2 外部性分類

為了深入研究外部性，需要首先對外部性進行分類.外部性的分類方式有多種，這里根據外部性產生的根源(生產活動，消費活動)，把外部性區分為生產外部性和消費外部性.

生產外部性是指由生產活動產生的外部影響，其發生主體是生產者.進一步，按照外部影響是否對他人有利，可區分為生產正外部性和生產負外部性.在外部性問題剛剛提出時，人們關注的就是生產外部性.

日常經濟生活中，生產外部性的事例不勝枚舉.比如，河流上游工廠生產中的廢水排入河流，對河流造成污染，致使下游養殖業利益受損.又如，企業的廢氣廢水排放對環境的污染，建筑工地的噪音對居民生活的影響，等等，都是生產外部性而且是負外部性.再如，企業對不可再生資源的過度開采和使用，掠奪了后代的資源，對經濟社會的可持續發展造成了不可估量的負面影響.而知識創造則是一種典型的具有生產正外部性的活動，科學研究者創造的基礎科學知識為眾人和社會所無償使用，具有極大的社會收益.教育也是同樣，具有正外部性，教育部門培養出的大量人才對國家和社會甚至全人類做出貢獻，而用人單位在招聘人才時從來不會向教育部門支付人才培養所必須的任何費用.

生產外部性還可以發生在生產者與生產者之間，表現出雙向性.比如果農與養蜂人，果農種植的大片果樹，花繁葉茂，無意中讓養蜂人收獲了大量蜂蜜;蜜蜂也無意中幫助果農完成了花果授粉作業;養蜂人和果農都無需向對方支付任何報酬.這正是雙向的正外部性.

消費外部性是指由消費活動產生的外部影響，其發生主體是消費者.按照外部影響是否對他人有利，又可區分為消費正外部性和消費負外部性.從20世紀70年代開始，消費外部性受到了人們的關注.從90年代開始，這方面的研究成果逐漸多了起來.

日常生活中，消費外部性的事例也很多.比如注射流感疫苗純屬個人消費行為，注射過的人僅僅為了使自己不再遭受感冒的折磨，卻無意中減少了流感病毒的傳播，這就是注射流感疫苗的外部收益，屬于消費正外部性.又如，開車對自己出行帶來極大便利，但汽車尾氣卻對空氣造成污染，影響了人們的生活質量，然而駕駛者卻沒有對自己的駕駛行為帶來的空氣污染承擔任何費用.另外，上下班高峰期開車出行造成交通壓力加大，駕駛者也沒有對自己增加的交通擁堵壓力承擔任何費用.因此，開車出行具有消費負外部性.

消費活動往往還對生產領域產生外部影響.比如，個人購買使用手機，這無意之中提高了電訊網絡的運營效率，有利于改善電訊公司的經營環境，也為別人與你聯系提供了方便.有些消費活動甚至會對生態環境構成威脅，比如吃野味會引起對野生動物的捕殺，嚴重者就對生態構成了威脅.

3 經濟活動者與外部影響函數

為了論證外部性引起市場失靈的內在機制和作用條件，這里先對經濟活動者和經濟系統進行準確描述和刻畫，然后對外部性的內涵做出準確界定.

為了刻畫經濟系統，可以設想，經濟中活躍著m個消費者和n個生產者，他們叫做經濟活動者，并在l種商品之中進行選擇:消費者選擇自己所需的各種商品及相應的消費量，生產者選擇要素投入和產品供給(從而形成了凈供給向量).用i表示第i個消費者 (i=1，2，···，m)，用j表示第j個生產者 (j=1，2，···，n)，用h表示第h種商品 (h=1，2，···，l).這樣，經濟活動范圍和價格活動范圍都在歐氏空間Rl之內，因而Rl被稱為商品空間[15].

消費者i的標志是他的消費集合Xi?Rl和偏好關系?i(或效用函數ui:Xi-→R)，消費集合Xi劃定了消費者i的可行消費活動范圍.生產者j的標志是他的生產集合Yj?Rl或廣義生產函數fj:Rl-→R，生產集合為Yj劃定了生產者j的可行生產活動范圍.經濟的資源稟賦可用一個向量e∈Rl來表示，代表經濟在初始時刻的商品總量，稱為初始資源向量.用E來表示這個經濟系統(簡稱經濟E)，于是E可一般性地刻畫為

在經濟E中，資源配置是指向各個消費者配置消費向量，同時向各個生產者配置凈產出向量，可以用向量組 (x1，···，xm，y1，···，yn) 表示，其中xi為消費者i的消費向量，yi為生產者j的凈產出向量.資源配置反映的是經濟的具體表現，也稱作經濟狀態.為了書寫方便，可把 (x1，···，xm，y1，···，yn) 簡記為 (xi，yi).

當E中的資源配置 (xi，yi)滿足條件時，就稱 (xi，yi)是可行狀態或者可行配置.

諸消費者的消費向量之總和形成了經濟E的總消費，諸生產者的凈產出向量之總和形成了經濟E的總產出，從而形成了經濟E的總消費集合X和總生產集合Y:

定義 3.1設(xi，yi)為E的一種資源配置，p∈Rl為價格向量.向量組(xi，yi，p)叫做經濟E的市場均衡，是指它滿足如下三個條件:

ME(1):xi∈Xi且 (?x∈Xi)(px≤pxi=?x?ixi)，即xi是消費者i在價格體系p和收入水平ri=pxi下的均衡 (效用最大化消費向量)(i=1，2，···，m);

ME(2):yj∈Yj且 (?y∈Yj)(py≤pyj)，即yj是生產者j在價格體系p下的均衡 (利潤最大化凈產出向量)(j=1，2，···，n);

定義 3.2在經濟E中，資源配置(xi′，yi′)叫做是對資源配置 (xi，yi)的帕累托改良，是指這兩種資源配置滿足如下三個條件:

PI(1):(xi，yi) 和 (xi′，yi′)都是E的可行狀態;

PI(2):xi?ixi′(i=1，2，···，m);

PI(3):至少對某個消費者i來說，有xi?ixi′成立.

定義 3.3當 (xi，yi)是可行狀態并且不存在帕累托改良時，就稱 (xi，yi)是帕累托有效的資源配置.經濟效率正是指資源配置的帕累托有效性.

從經濟學角度解釋外部性，它是指經濟活動者在自己的活動中對社會或者他人的利益產生了某種有利或不利的影響，通稱為外部影響.但不論是有利影響(叫做外部收益)，還是不利影響(叫做外部成本)，一般都非有意而為，外部收益不為經濟活動者本人所獲，外部成本也不由經濟活動者本人承擔.因此，外部性是經濟活動對第三者或社會附帶產生的“非市場性”影響，它不能通過市場來進行買賣交易.比如，你的鄰居氣質尤佳，看見他(她)總能給你帶來愉悅心情和正能量，讓你獲得了許多外部收益，然而你的鄰居并未因此而從你這里得到任何報酬.為了科學研判外部性，這里引入外部影響函數.

定義 3.4(外部影響函數) 用φi(zi)表示經濟活動者i的收益函數(效用函數或利潤函數)，其中zi∈Rl表示經濟活動者i的行為(消費向量或凈產出向量).經濟活動者i對經濟活動者j的外部影響函數εij是一個關于i的行為zi的函數εij=εij(zi)≥0，滿足如下兩個條件:

4 外部性對經濟效率的影響

既然經濟活動者分為消費者和生產者，可按四種情況分別討論外部性對經濟效率的影響.第1種情況是某些消費者的行為影響了其他消費者的利益，第2種情況是某些消費者的行為影響了生產者的利益，第3種情況是某些生產者的行為影響了消費者的利益，第4種情況是某些生產者的行為影響了其他生產者的利益.

情形 1 某些消費者的行為影響其他消費者的利益

不妨假定消費者 1的行為x1∈X1影響了消費者 2的效用u2(x2)(x2∈X2)，其他經濟活動者的效用未受影響.此時，外部影響函數為ε=ε12(x1).為了書寫方便，可略去下標而簡寫成ε=ε(x1)(=ε12(x1)).同時，消費者 2的效用函數可表達為u2=u2(x2，ε(x1)).

注意，若u2(x，ε(x1))與u2(x)是等價的效用函數，即對任何x′，x′′∈X2，u2(x′，ε(x1))≤u2(x′′，ε(x1)) 當且僅當u2(x′)≤u2(x′′)，那么消費者 2 的決策便根本不會受到ε(x1)的影響.其他人不受ε(x1)的影響，他們的決策當然不受ε(x1)的影響.可見，在外部效應ε(x1)不改變消費者偏好的情況下，市場效率不受這種外部性ε(x1)的影響.因此，下面假定外部效應ε(x1)改變了消費者2的偏好，使得u2(x，ε(x1))與原來的u2(x)不是等價的效用函數.這樣一來，外部性條件落地為下面的具體形式:

然而一般情況下，讓這個條件成立是相當困難的，原因有兩點.一是并非消費者1消費每一種商品時都會具有外部效應.當商品h的消費不具有外部性，而另一種商品k的消費具有外部性時，而，這就破壞了上述的等式.二是即使每種商品的消費都具有外部性，那么要求任何兩種商品之間的外部效應替代率既等于這兩種商品在消費活動中的邊際替代率，又等于在生產活動當中的邊際替代率，也是極其困難的事情.只要上述等式不能成立，就不是帕累托最優的資源配置，從而市場失靈.這就找到了外部性導致市場失靈的原因.以上的分析可以總結成如下的定理.

外部性定理 4.1假如經濟E=(Xi，ui，Yj，e)中某些消費者的消費行為對其他消費者的利益具有外部影響.如果這種影響沒有改變消費者偏好，則市場效率不受影響.如果外部性使得消費者偏好發生了改變，那么市場效率在兩種情況下都將受到影響:一種情況是僅僅只有一部分商品的消費具有外部影響，另一種情況是所有商品的消費都具有外部影響但不能保證任何兩種商品之間的外部效應替代率等于這兩種商品的邊際替代率.即在這兩種情況下，經濟E的市場均衡不是帕累托最優的，從而市場失靈.克服這種消費外部性造成市場失靈的辦法，是讓所有商品在某個消費者那里的消費都能產生外部性并且任何兩種商品之間的外部效應替代率都等于這兩種商品在某消費者或某生產者那里的邊際替代率.然而這種辦法實際上幾乎不能實現，因而情形1所描述的外部性幾乎總是讓市場失靈.

情形 2 某些消費者的行為影響生產者的利益

這就得到了與外部性定理4.1類似的結論.總之，可將以上分析的結論總結如下:

外部性定理 4.2假如經濟E=(Xi，ui，Yj，e)中某些消費者的行為對生產者具有外部性.如果這種外部性只直接影響利潤水平而不影響生產技術條件，則市場依然有效;如果直接影響了生產技術條件，則當只是部分商品的消費具有外部性，或者所有商品的消費都具有外部性但卻不能保證任何兩種商品之間的外部效應替代率等于這兩種商品的邊際替代率時，經濟E的市場均衡不是帕累托最優的，從而市場失靈.

情形 3 某些生產者的行為影響消費者的利益

不妨設生產者1的行為y1∈Y1影響了消費者1的利益.如果這種影響只是直接讓效用水平發生變動，而并不影響消費者的偏好關系(即影響前后的效用函數是等價的，從而沒有改變消費者的效用評價體系)，則這種外部效應根本不會改變消費者的需求和生產者的供給，也就不會影響市場均衡的效率，從而市場不會失靈，也就不必去關心這種外部性的影響問題.

下面，假定生產者1的行為y1∈Y1影響了消費者1的偏好關系(即影響前后的效用函數不等價)，從而外部性條件可簡明地表述為

這表明，市場失靈的條件是上式不能成立，即下述定理.

外部性定理 4.3假如經濟E=(Xi，ui，Yj，e)中某些生產者的行為對消費者具有外部性.如果這種外部性只直接影響效用水平而不影響偏好關系，則市場依然有效;如果直接影響了消費者的偏好關系，則當只是部分商品的生產具有外部性，或者所有商品的生產都具有外部性但卻不能保證任何兩種商品之間的外部效應替代率等于這兩種商品的邊際替代率時，經濟E的市場均衡不是帕累托最優的，從而市場失靈.

情形 4 某些生產者的行為影響其他生產者的利益

不妨設生產者1的行為y1∈Y1影響了生產者2的利益.如果這種影響只是直接讓利潤增加或減少，而不影響生產技術條件，則外部效應可表達為py2±ε(y1)，從而不會改變消費者的需求和生產者的供給，也就不會影響市場均衡的效率，即市場不會失靈.因此，可假定生產者1的行為y1∈Y1影響了生產者2的生產技術條件，從而外部性條件可表述為

可見，市場失靈的條件是上述等式不成立.以上對情形4的分析可總結成下述定理.

外部性定理 4.4假如經濟E=(Xi，ui，Yj，e)中某些生產者的行為對其他生產者具有外部性.如果這種外部性只直接影響利潤水平而不影響生產技術條件，則市場依然有效;如果直接影響了生產技術條件，則當只是部分商品的生產具有外部性，或者所有商品的生產都具有外部性但不能保證任何兩種商品之間的外部效應替代率等于這兩種商品的邊際替代率時，經濟E的市場均衡不是帕累托最優的，從而市場失靈.

5 結論與對策建議

通過以上四種情形的討論，可發現兩個重要現象.一是當外部性既不能改變人們的消費偏好，又不能改變企業的生產技術條件時，這種外部性就不會影響市場的效率，從而市場不會失靈.這種外部性稱為非本質外部性，可以不予考慮.二是因受外部性影響，人們的消費習慣偏好或者企業的生產技術條件發生了改變，進而導致社會福利狀況發生變化.這種外部性稱為本質外部性，它將導致市場失靈，必然引起人們的重視.

經濟活動者i對j具有本質外部性時，ε=εij(zi)的偏導數之比

對于商品h與k來說，消費活動中有邊際替代率，生產活動中有邊際轉換率.先看消費活動，是用消費者i在消費商品h與k時的親身感受來衡量的商品h與k之間的替代關系，可叫做內部替代率，以形象地表達 “發生在消費者i的內部”.再看生產活動，是用生產者i的生產技術水平來衡量的商品h與k之間的替代關系，同樣也是內部替代率，發生在生產者i的內部.用來統一表示這兩種內部替代率 (Marginal Internality Rate of Substitution)，即對于消費者來說是邊際替代率;對于生產者來說是邊際轉換率

這樣一來，當經濟活動者i的行為具有外部性時，任何兩種商品h與k之間的替代關系就有了內外之分:內部替代率和外部替代率.根據上面對四種情形的外部性的分析，當內部和外部的替代率一致時，外部性對市場效率的影響消失.當然，要求內外部替代率一致并不是一件易事.尤其是當多個人受到根源于同一人的外部性影響時，外部替代率就有多個，而要讓這些外部替代率都等于同樣的一個內部替代率是比較困難的.比如，a和b倆人都受到i的行為zi的影響，外部替代率便有兩個:和，而內部替代率只有.要讓成立，一般情況下難以做到.因此，一般情況下外部性幾乎總是能讓市場失靈.

但這也不是說外部性這一市場經濟病癥就無藥可治.既然人類設計出了完全競爭的市場機制，可使市場均衡中任何兩種商品之間的邊際替代率和邊際轉換率都在所有經濟活動者當中保持了一致(而未出現歧視).因此，人們也一定能夠想出辦法來讓外部替代率在所有受影響的人群當中保持一致，從而克服外部性對市場效率的影響.這正是機制設計理論要研究的問題之一.

政府在糾正市場失靈方面能夠發揮重要作用.在政府推動下，有可能促使內外部替代率在所有人當中保持一致.政府有多種手段能夠對市場進行適當干預，比如稅費政策，財政政策，貨幣政策，法律法規，行政命令等.只要政府目標是促使內外部替代率一致并且手段得當，那么市場失靈的狀況就一定能得到矯正.