第12章 思想钢印和自由意志 ——人类有自由意志吗？（上）

《三体》三部曲中与自由意志有关的部分大概是思想钢印的故事，这个故事出现在第二部《黑暗森林》中。地球人为了对抗三体人的智子对人类的偷窥，决定选出四个面壁者。每一个面壁者在不受任何干扰的情况下独立思考和设计对付三体人的计划。其中，第三位面壁者英国物理学家比尔•希恩斯，与妻子山杉惠子一起发现了人类大脑的思维和记活动是由量子过程完成的——这确实是现代一部分物理学家和神经科学家的观点。

希恩斯的秘密计划是消除人类社会中的逃亡主义（实际目的并非如此）。为了达到这个目的，他发明了思想钢印机器，被思想钢印机器打了思想钢印的人，思维方式就被控制了。例如，让人对人类未来充满乐观。思想钢印之所以可以被发明，是和希恩斯等人发现人类作出决定的机制有关的——这里就涉及人类的意志了。这个机制就是：

不谈技术细节了，简单说吧，在大脑神经元网络中，我们发现了思维作出判断的机制，并且能够对其产生决定性的影响。把人类思维作出判断的过程与计算机作一个类比：从外界输入数据，计算，最后给出结果。我们现在可以把计算过程省略，直接给出结果。当某个信息进入大脑时，通过对神经元网络的某一部分施加影响，我们可以使大脑不经思维就作出判断，相信这个信息为真。

在所有人都相信希恩斯为志愿者打上胜利意志的烙印时，其实希恩斯偷偷打上了失败意志，但当时没有人能够发现，因为被打上钢印的人同时进入了一个秘密群体，类似于宗教。

终极问题

思想钢印的存在，说明控制人类的思维是可能的，这和自由意志是矛盾的。也许，整个宇宙的历史和我们的环境本身就是思想钢印，我们的意志是被完全操控的。我们问，这是真的吗？自由意志存在与否，是一个争论了1000多年的问题，参与争论的人主要是有信仰的人和哲学家。直到最近20年，科学家才开始进人争论。这和认知科学以及物理学的发展有关。

那么，我们拥有自由意志吗？或者，我们本来就是被操控的木偶吗？

自由意志，由两个词组成——自由和意志。在英语中，它们分别是free、will。我们先分别分析一下这两个词的含义。

先说自由。自由，free，无约束。在物理学中，就是与过去无关，没有原因。在相对论中，每一个事件都有一个过去光锥，凡处于过去光锥中的事件，原则上都可能与这件事本身存在因果关系。无约束，则是彻底的，任何处于过去光锥中的事件与该事件无因果关系。在数学上我们可以说，这个事件不是光锥中所有事件的函数。

当然，相对论的因果关系虽然是现代物理学中的普遍假设，并没有严格的证明，但我们现在还没有发现反例。我们可以扩张自由的定义：某时空点上将要发生的事件与过去无关，不是过去所有事件的函数。

再谈意志。意志，will。这个词，中文解释是：决定达到某种目的而产生的心理状态。我们现在谈的是个人的意志，不涉及群体。Will这个词的英文解释是：某个故意行动的原因。这是哲学上的定义，与中文类似。在心理学中，与will相似的一个词是volition，意思是：决定做一件事的认知过程。

叔本华和尼采说的意志是一种更独立的概念。在他们那里，意志可以看成是一种绝对的独立性和顽强性。但是叔本华的意志不是个人的意志，我们在此不再涉及。

将“自由”和“意志”放在一起，意思就是决定做一件事的认知过程本身不是过去所有事件的函数。换句话说，意志是独立的，它是自身的原因。自由意志与随机又有不同，随机本身虽然没有约束，但我们不能说它是自身的原因。另外，自由意志决定的事情看上去有理性，而随机则不然。

举一个例子：假如你有自由意志，那么你可能决定今天晚上去听音乐会，或者和某朋友散步。但如果做出的事情是这样的：和一堵墙对话一分钟，然后咬自己的舌-头，然后又觉得疼，然后没事将枕头塞-进马桶……这并不是自由意志的体现。

在物理过程中，典型的随机过程是布朗运动，液体中悬浮的花粉在无数看不见的分子的撞击下做无规行走，这明显不是花粉的自由意志。其实，仔细分析，布朗运动的无规行走看上去无规，但假如你知道了所有分子的行为，原则上也是能够解释的。所以，随机有时也是不自由的。

从《圣经》看，上帝虽然创造了人，但他给予人自由，后来夏娃和亚当就是出于自由，受到恶魔引诱吃了智慧树上的果子。弥尔顿在《失乐园》中详细描写了天使的背叛，也就是，上帝虽然全知全能，但他也赋予了天使作出自己决定的自由，这就导致了神学哲学中的魔鬼难题：既然上帝创造了魔鬼，魔鬼是恶的，为什么上帝要创造它？为什么最后还要惩罚魔鬼？这是自由意志问题的另一个表述：如果上帝给予魔鬼和人以自由意志，为什么不让自由意志的使用为好目的服务？这和上帝的全能是否矛盾？

在基督教中，13世纪的托马斯•阿奎那认为自由意志是存在的。15-16世纪的马丁•路德是决定论者，也就是说他不相信自由意志是存在的。这和《圣经》有矛盾，《圣经》中，上帝虽然创造了人而上帝又是全知全能的，但他赋予了人自由意志，所以人要为自己的行为负责。

基督教或更广义地说《旧约》中上帝的法律，类似自然界中万事万物遵循的规律，一旦制定，就要执行，这也是西方最早的科学（古希腊之外）的起源之一，law在基督教中和科学中是同一个单词。因此，全知全能的上帝在科学中的对应物就是决定论。那么，决定论就引起了道德责任问题：如果人没有自由意志，人的“意志”或决定以及导致的行为是“冥冥”中早已注定的，那么人还要为其行为负责吗？必须惩罚杀人者吗？这里“冥冥”包括与这个人有关系的所有历史以及影响他的环境。

决定论与自由意志的关系，西方的各种观点可以归纳为两类：不相容论和相容论。这两类观点起源甚早，一直延续到今天。

不相容论认为，世界是决定论的，自由意志与决定论矛盾，所以自由意志不存在。强不相容论者认为，人的一切行为都是预先注定的，所以人最终不应该为自己的行为负责。（这个派系里有著名的哲学家约翰洛克和盖伦•斯特劳森。他们都认为其实决定论和非决定论都与自由意志无关。很奇怪，洛克对自由意志的看法与他的政治哲学矛盾，他相信人对自己的生命、自由和财产有处置权。）

相容论认为，决定论与自由意志不矛盾。相容论的代表人物是托马斯•霍布斯，和洛克一样，也是英国人。这相容论有些像笛卡儿的二元论，他认为，人的自由意识不受约束，但物质是遵循决定论的。后面我们会看到，相容论是与量子力学矛盾的。

是不是相容论者是错的，而不相容论者反而是对的呢？就是说，人没有自由意志，因为世界是决定论的？量子力学告诉我们，因为世界在严格的意义上是非决定论的，因此，不相容论者也是错的。

争来争去，原来哲学家都错了？那么，自由意志到底存在还是不存在？假如你是正常人，但你的行为预先早已注定，所以你杀人就没有责任？还是，在决定杀人的时候，你的决定是你自身因素为主，外界以及你的遭遇虽然也起了作用，但你的决定不是你的历史和环境完全决定的函数？因此，你必须负责？

在心理学界，行为主义心理学认为人的一切行为都是刺激和反应的结果，否定自由意志。人本主义则认为人有自我实现的倾向，相信人对其生活中发生的事情起主要作用，这是承认了自由意志。但心理学家用实验介入自由意志问题时间也不长，心理学家本杰明•利伯在20世纪80年代做了一些认知实验，发现人在感知决定和行动之前，已经有潜在的大脑活动，也就说，决定的作出应该没有被直接感知。这导致心理学界对自由意志问题的讨论：一方认为，未被感知的决定其实就是决定论的，不是人的自由选择；另一方认为，未被感知的大脑过程和被感知的过程不应该被划分为完全不同的性质，未被感知的过程，例如发生在右半脑的过程，未必不是人的自由选择。

无自由意志导致的悖论

如果人从一出生开始就失去了自由，完全听从别人的指令，我们当然会认为他很可怜，简直比奴隶还可怜。

同理，如果我们深思一下，人如果没有自由意志，一切如同强决定论者或行为心理学派认为的那样，都是事先被设定的，无论他犯罪或做好事，我们都觉得与他本身无关，是不是也很可怜？

萨姆•哈里斯的《自由意志》在西方是一本卖得最好的关于自由意志是否存在的书，最近有了中文译本。他的主要观点是，即使我们知道我们是不自由的，但我们有自由的幻觉，不如就将幻觉当作真自由，同时，对那些不由自主犯下罪行的人，我们则要考虑到他们不由自主的处境。哈里斯的信念在逻辑上是可能的。

当然，目前我还是自由意志论者，所以我不会觉得自己可怜，更不会觉得下面的一些悖论会困扰我。（但这不妨碍我认为人的行为有部分先天和环境影响的成分。）

一个最简单的悖论是懒惰者悖论。假设小明是一个强决定论者，认为与他有关的一切都已经决定不可更改了，则他就会遇到如下的两难处境。小明第二天要考数学了，他知道，他的考分巳经是板上钉钉子不可更改了。他又觉得，如果晚上复习一下，他会考得更好，也许能及格，如果不复习，他肯定不及格。那么，他到底是复习还是不复习？如果考分是事先决定了的，岂不是复习不复习都一样？但是，直觉上看，复习和不复习的结果当然会不一样，那么，复习或不复习是不是也是事先设定好的？这是懒惰者悖论，很令人纠结。

一个更加纠结的悖论是纽科姆提出来的，1969年由另一个人在一篇哲学文章中分析并发表。为了帮助我们记住这个悖论，我们将它改名为“两个盒子的悖论”。

假设有一个全知者，给你两个盒子，A和B。A是透明的盒子，里面装有1000美元；B则不透明，可能是空的，也可能装有100万美元。现在，你来参加这个游戏。游戏要求你选择只拿那个不透明的B盒子，或两个盒子都拿。

全知者根据你的行动决定是否在B盒子里放100万美元。如果你只拿B盒子，那么就在里面放100万美元，如果你两个盒子都拿，就不在B盒子里放任何钱。

如果你是决定论者，认为全知者已经知道了，你一定拿B盒子，因为他会在里面放100万美元。如果你两个都拿，你只能得到A盒子里的1000美元。

如果你是自由意志论者，你会这么推理全知者因为是全知全能的，一定以为他自己知道了，如果他推测我只拿B盒子，就在里面放了100万美元，如果他推测我两个都拿，就不在B盒子里放钱。反正他已经决定了，并且不能改变自己的决定，我只拿B盒子的结果是要么什么也没有要么是100万美元，但如果我两个都拿，要么是A盒子里的1000美元，要么是1000加100万美元，反正比只拿B盒子多了1000美元。”

大家就这两种不同的选择争论得没完没了，因为确实每一种选择都有道理。相信宿命论的总有100万美元好拿，不相信的觉得自己总会多拿1000美元。

奇怪的是，不相信宿命论的人却相信因果律，既然决定已经做了，哪怕是全知者做的，他也不能改变了。相信宿命论的则认为全知者连你的行为也预测了，你只好选择最好的结果。

发表纽科姆恃论的诺齐克说，奇怪的不是每一个人都有确定的选择，而是作出不同选择的人居然一样多。

站在宿命论即一切都被事先设定好的立场上看，我们怎么解释这个悖论？如果我只拿B盒子，我当然应该得到100万美元，因为全知者设计了我只拿B盒子。这个有趣的悖论告诉我们，全知者自己并没有选择，他不能让B盒子空着，因为他知道参加游戏的人不傻。

物理学的介入

物理学对自由意志研究的严肃介入，就我所知，最著名的工作是2006年两位普林斯顿的著名数学家约翰•康威和蒙•科亨关于“自由意志定理”的证明。这篇论文发表在物理学刊物《基础物理学》上。我必须坦承，当年一位网友将这篇论文告诉我，我在阅读这篇论文以及听了康威的公开课后，从一位潜在的非自由意志论者转变成公开的自由意志论者。在这篇论文之前和之后，物理学涉及自由意志的论文，就我所知，不会超过两位数。

我们先陈述康威和科亨定理（以下简称CK定理），在随后一章中再讨论这个定理的证明：两位实验家测量两个光子的自旋，如果两个光子是纠缠的，如果实验家能自由决定选择测量的方向（自旋的方向），那么测量的结果不是过去历史的函数。也就是说，如果人有自由意志，那么光子给出的实验结果也是自由的——不依赖过去的历史。

这个定理可以进一步简化：在一个单独的实验中，如果实验人有选择的自由，那么粒子呈现的结果也是自由的，不是过去历史（包括整个宇宙）所决定的。

CK由此得出两个结论，推翻了两个著名哲学观点。第一个是笛卡儿的二元论，笛卡儿认为，人的意识是自由的，但物质是决定论的。很明显，笛卡尔的二元论与CK定理直接矛盾。也因此，自由意志的相容论者是错的。

第二个不是那么明显的推论是，我们现在观测的事件，不可能由宇宙过去的任何某个时刻的“初始条件”决定。一个更加极端的说法就是，我们观测的事件，不可能由宇宙最初一刻的初始条件决定。这就否定了拉普拉斯的决定论，他认为只要你有足够能力收集到宇宙所有运动状态数据，你就可以预言宇宙的未来，包括所有细节。同样，莱布尼兹的充足理由律也受到威胁，他的充足理由律认为，任何事件的发生都是有原因的。

这两个推论足以让物理学家感到震惊。虽然我们早就知道量子力学在微观上是非决定论的，但我们没有精确的陈述。自由意志定理是一个精确的陈述，虽然不能证明自由意志是存在的，但告诉我们这个世界是不可思议的。

请在做事之前三思而行，你是有责任的。另外，请相信你自己，你可以改变自己的命运。

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