最近，哥倫比亞大學物理學家格林（Brian Greene）出版了新書《直到時間盡頭》（Until the End of Time），正如副標題“精神，物質(zhì)，以及在不斷進化的宇宙中尋找的意義”所示，他在從大爆炸開始的時間之旅中，牟尋著物理學上的意義，并把萬物出現(xiàn)和演化歸因到了某種更底層的決定論思想中。本文作者也為格林的新書寫了推薦語，但許多觀點仍不茍同，尤其是關于“自由意志”。在他看來，物理學不能也不必解釋自由意志，而自由意志也超越了物理學。
撰文｜Philip Ball
編譯｜董唯元
自由意志（free will）一直是物理學家們難以面對的謎題。在物理學中，所有事件都必然分毫不差地遵從確定性演化規(guī)律，即使披著概率外衣的量子理論和熱力學，其核心本質(zhì)仍然是完完全全的決定論思想，根本無法兼容任何自由意志的存在。著名理論物理學家布萊恩·格林在他新出版的科普著作《直到時間的盡頭》（Until the End of Time）中談到，“我們的選擇之所以看起來是自由的，是因為我們尚無法參透自然法則中那些深奧的偽裝，我們的感知也無法真實觸及基本粒子的物理運動?！备窳值囊娊馑坪蹩梢越庾x為：我們只是幼稚地感覺到，似乎相同條件下存在不同的選擇和后果，但那種能夠插手物理世界實際運行過程的神秘力量，我們其實并不具備。
許多物理學家都與格林抱持類似的觀點：所謂自由意志，只是我們在談論像人類行為這種“高階事件”時，所使用的一種虛幻概念，事實上我們并不能真正阻止任何將要發(fā)生的事情。作為毫無決定權的看客，我們能做的，只是在自由意志這種精神暗示籠罩之下，煞有介事地繼續(xù)思考和踐行。這幅圖景也許對你有用，也許沒用。不過按這種理解，其實有用或沒用，也都變得無所謂了。
然而，那些基于決定論思想的物理法則，真的可以否定自由意志嗎？我認為這方面的許多爭論都陷入了誤區(qū)，而且是在出發(fā)點上就陷入誤區(qū)。引用泡利的話來說，it’s not even wrong。許多爭論之所以發(fā)生，就是源于對因與果之間的聯(lián)系沒有認清，卻又將物理學概念過度泛化。這種泛化已經(jīng)超出了科學界限，成了純粹形而上的臆想。物理學本就不該被用來裁斷那些其適用范圍以外的事物。
公元前4世紀晚期，希臘哲學家伊壁鳩魯就曾經(jīng)試圖調(diào)和人的行動自由性與德謨克利特的原子假說之間的矛盾。在原子假說中，世界由原子構成，而原子的運動始終被不變的規(guī)律支配著。伊壁鳩魯猜測，也許那些原子在運動過程中會發(fā)生隨機的變化，從而偏離確定性的束縛，這樣就可以在某種程度上避免僵化的宿命。如果這些先賢的觀點未能使你信服，那么來自當代物理學的新近認知也未必會令你滿意。經(jīng)典動力學中的混沌現(xiàn)象，說明準確預測未來是一件事實上不可能完成的任務，但是演化過程絕對是確定性的。量子測量中的波函數(shù)塌縮結(jié)果倒是非確定性的——僅以我們目前的認知——不過這種非確定性是完全徹底的純正隨機，其中無法容納支配行動的意愿指向。
倘若我們果真對未來沒有自由選擇的余地，那么心理學、社會學，以及其他研究人類行為的學科，似乎就都成了某種空洞無聊，甚至近乎成了偽科學。所有試圖理解我們舉止的努力都將注定是竹籃打水，一切只能歸因于宇宙大爆炸。神經(jīng)心理學的研究工作，不過就是在羅列各種大腦模式，以及同時所發(fā)生的肢體運動，但卻不能談論二者之間的因果聯(lián)系。博弈論則更是十分無用的學問，博弈者的行為動作根本就不是基于當下規(guī)則條件的選擇。這些“科學”瞬間都變成了如同周公解夢一樣的玄學，只被錯覺和幻象牽著鼻子亂撞。而歷史研究工作也好不到哪里去，只不過是隨便發(fā)明一些說辭，來裝腔作勢地解釋歷史事件原因。
物理學從詞典中抹去“自由意志”之后，只無情地留下一片空白。關于我們該如何通過觀察來理解和預測行為，并沒有提供任何替代選項。這真是一個頗為苦澀的窘境。為了挽救其他學科的顏面，讓我們姑且暫時逃離物理學，換種方式思考。比如站在心理學的研究立場，人的意愿與行為之間存在著因果聯(lián)系，而且這種聯(lián)系可以被認知。于是我們就可以提出各種假設，并通過實驗驗證來經(jīng)驗性地篩選其中比較可靠的那部分假設。更重要的是，通過這些認知我們還可以改變?nèi)说男袨椤?/span>
后一種思考方式應該也沒有什么不妥，那么我們必須將之與物理學的決定論觀念對立起來嗎？不，這并不是個非此即彼的對立問題，作為成熟的研究人士，我們應該選擇全部都要，而關鍵就在于厘清知識的適用領域和范圍。當我們以還原論的思想對某些現(xiàn)象探尋原因時，這種歸因必須在某些合適的層級停止，而不是無窮盡地歸因到宇宙大爆炸。
另外也需要注意到，每一種理論都有其“射程范圍”，當超出這個范圍之外時，理論本身雖沒有錯，但已經(jīng)失去了解釋世界的力量。造成理論失效的原因并不是參數(shù)過多或者計算太過復雜，而是一種更本質(zhì)的不完備性所致。設想這樣一個場面：1030個持續(xù)熱運動的基本粒子，在數(shù)小時內(nèi)每個粒子都已經(jīng)運動到距離初始位置數(shù)千公里之遠，但彼此之間卻仍保持著不超過2米的距離。以物理學的角度來看，這簡直就是不可能發(fā)生的奇跡。但其實剛剛的場景，不過就是在描述一位長途旅行人士。造成他旅行的原因可能有許多，但絕沒有任何一種解釋來自量子理論層面。
格林的觀點認為世界分為許多層次，底層的機制為上層的現(xiàn)象提供著解釋，這種圖景顯然是錯誤的。如果非要把生物進化論和社會學也都看做是基于物理學基礎的上層建筑，那么“大物理學主義”的傲慢程度幾乎可與其荒誕程度等量齊觀。
賦有質(zhì)疑精神的物理學家大概會問：那些能夠改變事物原本歸宿的“自由意志”又是從哪里來的呢？面對這個問題，我想反問：是什么因素圈定了事物的原本歸宿呢？這便涉及到了現(xiàn)象背后的還原論歸因思想，這種思想當然久經(jīng)考驗，但也不見得一定可以給出完整的答案。地球上為什么有黑猩猩？好吧，那是因為宇宙大爆炸。沒錯，宇宙大爆炸產(chǎn)生了構成黑猩猩所需要的基本粒子，但那只是必要非充分條件。
要理解黑猩猩，我們需要考慮生存環(huán)境和基因隨機突變對其演化過程的影響。這些影響因素就形成了某種“力”，推動著黑猩猩身體內(nèi)各種物質(zhì)的排布方式。不過這種“力”與物理學中的力有個至關重要的區(qū)別，那就是可以形成自我因果關聯(lián)閉環(huán)。盡管這些“力”也由若干亞層現(xiàn)象組合而成，并擁有著豐富的細小結(jié)構，但總體上僅在本層級內(nèi)形成因果關聯(lián)，并不需要也無法向亞層歸因。所以，在黑猩猩演化現(xiàn)象的底層，并不存在一個支撐其解釋的“黑猩猩物理學”，所有演化的原因都僅來源于這個層級本身。
實際上，即使在物理學中，復雜系統(tǒng)內(nèi)的一些屬性也經(jīng)常無法向亞層歸因。凝聚態(tài)物理學家諾貝爾獎得主菲利普·安德森曾有一句名言：More is different。即使我們擁有將一切事物還原為基本規(guī)律的能力，也不代表我們就可以由這些基礎規(guī)律出發(fā)來構建宇宙，”他明確地指出，“由大量粒子聚合而成的復雜系統(tǒng)所表現(xiàn)出的行為特征，并不是小規(guī)模系統(tǒng)的簡單外推。系統(tǒng)的規(guī)模和復雜度每上一個臺階，就會出現(xiàn)一些全新的現(xiàn)象和屬性值得我們重新研究。這些復雜系統(tǒng)中所涌現(xiàn)的新屬性，其基礎程度絲毫不亞于底層那些基本規(guī)律?！?/span>
現(xiàn)在我們可以直白地說，微觀物理世界中確實不存在自由意志，這是一個心理學和神經(jīng)科學層面的概念。意識主體通過感官知覺和其他各類神經(jīng)刺激信息，對存在多種選擇的情況作出這樣或那樣的決策反饋。自由意志現(xiàn)象僅出現(xiàn)在由大量神經(jīng)元聚會而成的神經(jīng)系統(tǒng)中，完全無關乎基本粒子的運動，自然也就不需要訴諸格林所說的那種插手底層物理世界的神秘力量。
自由意志的起源來自生物進化過程。在漫長的演化過程中，大腦被逐漸灌注了一系列與決策相關的運作機制，其中既包括先天的決策傾向，也包括獎勵后天學習信息處理能力的刺激機制?？梢钥吹?，用來描述這套運作機制所使用的語言體系，與牛頓力學或量子理論的語言體系顯著的不同，兩個體系中所使用的核心名詞概念幾乎不存在任何交集。既然我們可以用神經(jīng)科學的語言體系恰當?shù)胤治龊兔枋?，就沒必要動用哈密頓量或厄米算符來去強行解釋。
19世紀早期，拉普拉斯假想出一只可以推算宇宙未來演化所有細節(jié)的全能小妖，自那之后，決定論與自由意志之間貌似存在的沖突以及由此引發(fā)的爭論綿延至今。但是這些熱鬧的爭論對我們的認知提升卻鮮有直接貢獻。在我看來，神經(jīng)科學的發(fā)展已經(jīng)很好地解釋了自由意志，我們只需要清醒地辨明界限，防止物理學定律中的決定論思想無休止地蔓延到本沒有話語權的地方。否則，爭論的內(nèi)容很容易偏離理性常識，進入形而上的世界。就像康德哲學中那個存在卻永遠無法通過感官認知的“物自體（Ding-an-sich）”一樣，雖然是個頗有趣的討論話題，但那畢竟不是科學。
原文鏈接：https://physicsworld.com/a/why-free-will-is-beyond-physics/
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