本文来自微信民众号：返朴，原文题目：《从物理学上看，自由意志到底是个什么东西？》

最近，哥伦比亚大学物理学家格林（Brian Greene）出书了新书《直到时间终点》（Until the End of Time），正如副题目“精神，物质，以及在不停进化的宇宙中寻找的意义”所示，他在从大爆炸最先的时间之旅中，牟寻着物理学上的意义，并把万物泛起和演化归因到了某种更底层的决定论头脑中。本文作者也为格林的新书写了推荐语，但许多看法仍不苟同，尤其是关于“自由意志”。在他看来，物理学不能也不必注释自由意志，而自由意志也逾越了物理学。

撰文｜Philip Ball 编译｜董唯元

自由意志（free will）一直是物理学家们难以面临的谜题。在物理学中，所有事宜都一定分毫不差地遵从确定性演化纪律，纵然披着概率外衣的量子理论和热力学，其焦点本质仍然是完完全全的决定论头脑，基本无法兼容任何自由意志的存在。

著名理论物理学家布莱恩·格林在他新出书的科普著作《直到时间的终点》（Until the End of Time）中谈到，“我们的选择之以是看起来是自由的，是由于我们尚无法参透自然规则中那些深奥的伪装，我们的感知也无法真实触及基本粒子的物理运动。”格林的看法似乎可以解读为：我们只是幼稚地感觉到，似乎相同条件下存在差别的选择和效果，但那种能够加入物理天下现实运行历程的神秘气力，我们实在并不具备。

许多物理学家都与格林抱持类似的看法：所谓自由意志，只是我们在谈论像人类行为这种“高阶事宜”时，所使用的一种虚幻观点，事实上我们并不能真正阻止任何将要发生的事情。作为毫无决定权的看客，我们能做的，只是在自由意志这种精神表示笼罩之下，煞有介事地继续思索和践行。这幅图景也许对你有用，也许没用。不外按这种明白，实在有用或没用，也都变得无所谓了。

然而，那些基于决定论头脑的物理规则，真的可以否认自由意志吗？我以为这方面的许多争论都陷入了误区，而且是在出发点上就陷入误区。引用泡利的话来说，it’s not even wrong。许多争论之以是发生，就是源于对因与果之间的联系没有认清，却又将物理学观点过分泛化。这种泛化已经超出了科学界线，成了纯粹形而上的臆想。物理学本就不该被用来裁断那些其适用局限以外的事物。

狂妄与荒唐

公元前4世纪晚期，希腊哲学家伊壁鸠鲁就曾经试图和谐人的行动自由性与德谟克利特的原子假说之间的矛盾。在原子假说中，天下由原子组成，而原子的运动始终被稳定的纪律支配着。伊壁鸠鲁展望，也许那些原子在运动历程中会发生随机的转变，从而偏离确定性的约束，这样就可以在某种水平上制止僵化的宿命。

若是这些先贤的看法未能使你信服，那么来自现代物理学的新近认知也未必会令你满足。经典动力学中的混沌征象，说明准确展望未来是一件事实上不可能完成的义务，然则演化历程绝对是确定性的。量子丈量中的波函数塌缩效果倒是非确定性的——仅以我们现在的认知——不外这种非确定性是完全彻底的纯正随机，其中无法容纳支配行动的意愿指向。

倘若我们果真对未来没有自由选择的余地，那么心理学、社会学，以及其他研究人类行为的学科，似乎就都成了某种空洞无聊，甚至近乎成了伪科学。所有试图明白我们举止的起劲都将注定是竹篮打水，一切只能归因于宇宙大爆炸。神经心理学的研究工作，不外就是在枚举种种大脑模式，以及同时所发生的肢体运动，但却不能谈论二者之间的因果联系。

博弈论则更是十分无用的学问，博弈者的行为动作基本就不是基于当下规则条件的选择。这些“科学”瞬间都酿成了犹如周公解梦一样的玄学，只被错觉和幻象牵着鼻子乱撞。而历史研究工作也好不到哪里去，只不外是随便发现一些说辞，来装腔作势地注释历史事宜缘故原由。

物理学从词典中抹去“自由意志”之后，只无情地留下一片空白。关于我们该若何通过考察来明白和展望行为，并没有提供任何替换选项。这真是一个颇为苦涩的逆境。为了拯救其他学科的颜面，让我们临时暂时逃离物理学，换种方式思索。

好比站在心理学的研究态度，人的意愿与行为之间存在着因果联系，而且这种联系可以被认知。于是我们就可以提出种种假设，并通过实验验证来履历性地筛选其中对照可靠的那部门假设。更主要的是，通过这些认知我们还可以改变人的行为。

后一种思索方式应该也没有什么不妥，那么我们必须将之与物理学的决定论看法对立起来吗？不，这并不是个非此即彼的对立问题，作为成熟的研究人士，我们应该选择所有都要，而要害就在于厘清知识的适用领域和局限。当我们以还原论的头脑对某些征象探寻缘故原由时，这种归因必须在某些合适的层级住手，而不是无穷尽地归因到宇宙大爆炸。

另外也需要注意到，每一种理论都有其“射程局限”，当超出这个局限之外时，理论自己虽没有错，但已经失去了注释天下的气力。造成理论失效的缘故原由并不是参数过多或者盘算太过庞大，而是一种更本质的不完整性所致。

设想这样一个排场：10^30个连续热运动的基本粒子，在数小时内每个粒子都已经运动到距离初始位置数千公里之远，但彼此之间却仍保持着不跨越2米的距离。以物理学的角度来看，这简直就是不可能发生的事业。但实在刚刚的场景，不外就是在形貌一位长途旅行人士。造成他旅行的缘故原由可能有许多，但绝没有任何一种注释来自量子理论层面。

格林的看法以为天下分为许多条理，底层的机制为上层的征象提供着注释，这种图景显然是错误的。若是非要把生物进化论和社会学也都看做是基于物理学基础的上层建筑，那么“大物理学主义”的狂妄水平险些可与其荒唐水平一视同仁。

黑猩猩物理学

赋有质疑精神的物理学家大概会问：那些能够改变事物原本归宿的“自由意志”又是从哪里来的呢？面临这个问题，我想反问：是什么因素圈定了事物的原本归宿呢？这便涉及到了征象背后的还原论归因头脑，这种头脑固然久经考验，但也不见得一定可以给出完整的谜底。地球上为什么有黑猩猩？好吧，那是由于宇宙大爆炸。没错，宇宙大爆炸产生了组成黑猩猩所需要的基本粒子，但那只是需要非充分条件。

要明白黑猩猩，我们需要思量生存环境和基因随机突变对其演化历程的影响。这些影响因素就形成了某种“力”，推动着黑猩猩身体内种种物质的排布方式。不外这种“力”与物理学中的力有个至关主要的区别，那就是可以形成自我因果关联闭环。只管这些“力”也由若干亚层征象组合而成，并拥有着厚实的细小结构，但总体上仅在本层级内形成因果关联，并不需要也无法向亚层归因。以是，在黑猩猩演化征象的底层，并不存在一个支持其注释的“黑猩猩物理学”，所有演化的缘故原由都仅来源于这个层级自己。

现实上，纵然在物理学中，庞大系统内的一些属性也经常无法向亚层归因。凝聚态物理学家诺贝尔奖得主菲利普·安德森曾有一句名言：More is different。

纵然我们拥有将一切事物还原为基本纪律的能力，也不代表我们就可以由这些基础纪律出发来构建宇宙，”他明确地指出，“由大量粒子聚合而成的庞大系统所表现出的行为特征，并不是小规模系统的简朴外推。系统的规模和庞大度每上一个台阶，就会泛起一些全新的征象和属性值得我们重新研究。这些庞大系统中所涌现的新属性，其基础水平丝毫不亚于底层那些基本纪律。”

微观物理学中没有自由意志

现在我们可以直白地说，微观物理天下中确实不存在自由意志，这是一个心理学和神经科学层面的观点。意识主体通过感官知觉和其他各种神经刺激信息，对存在多种选择的情形作出这样或那样的决议反馈。自由意志征象仅泛起在由大量神经元聚会而成的神经系统中，完全无关乎基本粒子的运动，自然也就不需要诉诸格林所说的那种加入底层物理天下的神秘气力。

自由意志的起源来自生物进化历程。在漫长的演化历程中，大脑被逐渐灌注了一系列与决议相关的运作机制，其中既包罗先天的决议倾向，也包罗奖励后天学习信息处理能力的刺激机制。可以看到，用来形貌这套运作机制所使用的语言系统，与牛顿力学或量子理论的语言系统显著的差别，两个系统中所使用的焦点名词观点险些不存在任何交集。既然我们可以用神经科学的语言系统恰当地剖析和形貌，就没需要动用哈密顿量或厄米算符往复强行注释。

19世纪早期，拉普拉斯假想出一只可以推算宇宙未来演化所有细节的万能小妖，自那之后，决定论与自由意志之间貌似存在的冲突以及由此引发的争论绵延至今。然则这些热闹的争论对我们的认知提升却鲜有直接孝敬。在我看来，神经科学的生长已经很好地注释了自由意志，我们只需要苏醒地辨明界线，防止物理学定律中的决定论头脑无休止地蔓延到本没有话语权的地方。

否则，争论的内容很容易偏离理性知识，进入形而上的天下。就像康德哲学中谁人存在却永远无法通过感官认知的“物自体（Ding-an-sich）”一样，虽然是个颇有趣的讨论话题，但那究竟不是科学。