物理學和神經科學如何決定你的“自由”意志

物理學和神經生物學可以幫助我們理解我們是否能選擇自己的命運

在宇宙遙遠的一角，在一個圍繞銀河系外圍一個平凡太陽運轉的小小藍色星球上，生物從原始的泥濘和粘液中誕生，為了生存而進行了長達萬古的史詩般的鬥爭。
儘管所有證據都與此相反，但這些兩足生物認為自己非常特殊，在擁有萬億顆恆星的宇宙中佔據著獨特的地位。他們自負地認為，他們，而且只有他們，可以逃脫鐵律
的因果關係，這種關係支配著一切。他們之所以能夠做到這一點，是因為他們稱之為自由意志的東西，自由意志使他們能夠做任何事情而沒有任何物質原因。

你真的能自由行動嗎？自由意志的問題絕非僅僅是哲學上的玩笑；它以其他形而上學問題所不具備的方式吸引著人們。它是社會責任、讚揚和責備觀念的基石。歸根結底，它關係到你對生活的控制程度。

假設你與一位充滿愛意和可愛的配偶生活在一起。與陌生人的偶然相遇徹底顛覆了這種生活。你開始在電話裡聊幾個小時，你分享你內心深處的秘密，你開始了一場婚外情。你非常清楚，從倫理角度來看，這一切都是錯誤的；它將對許多人的生活造成嚴重破壞，而且無法保證幸福和富有成效的未來。然而，你內心深處的某種東西渴望改變。

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這種令人內心翻騰的選擇讓你面臨這樣一個問題：你在多大程度上真正擁有發言權。你覺得原則上你可以結束這段婚外情。儘管多次嘗試，但你不知何故始終無法做到。

在我對自由意志問題的思考中，我忽略了數千年來博學的哲學辯論，而專注於物理學、神經生物學和心理學要說的話，因為它們為這個古老的難題提供了部分答案。

自由的陰影
我最近在美國洛杉磯地區法院擔任陪審員。被告是一名紋身密集的街頭幫派成員，走私和販賣毒品。他被指控用兩槍爆頭謀殺了一名幫派成員。

當執法部門、親屬以及現任和前任幫派成員（其中一些人戴著手銬、腳鐐、身穿鮮豔的橙色囚服作證）陳述犯罪背景時，我想到了塑造被告的個人和社會力量。他有過選擇嗎？他暴力的成長經歷是否註定了他會殺人？幸運的是，陪審團無需回答這些無法解決的問題或決定他的懲罰。我們只需要排除合理懷疑地確定他是否有罪，他是否在特定的時間和地點射殺了特定的人。而我們做到了。

根據一些人所說的自由意志的嚴格定義，即勒內·笛卡爾在 17 世紀提出的定義，如果你在相同的情況下可以採取不同的行動，你就是自由的。相同的情況不僅指相同的外部條件，還指相同的大腦狀態。靈魂自由地選擇這樣或那樣，使大腦按照它的意願行事，就像司機駕駛汽車走這條路或那條路一樣。這種觀點是大多數普通民眾所相信的。

將這種強烈的自由概念與一種更務實的觀念進行對比，這種觀念稱為相容論，是生物學、心理學、法律和醫學界的主流觀點。如果你能遵循自己的願望和偏好，你就是自由的。一個長期吸菸者想戒菸，但又一次又一次地吸菸，他是不自由的。他的願望受到了他的癮的阻撓。按照這個定義，我們很少有人是完全自由的。

很少有人——聖雄甘地就是其中之一——能夠堅定意志，為了更高的倫理目的而連續數週不攝取食物。另一個鐵腕自制力的極端例子是 1963 年佛教僧侶釋廣德為抗議越南南部的壓迫政權而自焚。這起事件最特別之處在於，在令人難忘的照片中捕捉到的，是他英勇行為的冷靜和刻意性質。在被燒死時，德仍然保持冥想的蓮花坐姿，紋絲不動，一聲不吭，火焰吞噬了他。對於我們這些努力避免吃甜點的人來說，自由始終是一個程度問題，而不是我們擁有或不擁有的絕對好處。

刑法承認責任減輕的情況。當丈夫當場抓住妻子和情夫時，在盲目的憤怒中將妻子的情夫毆打致死，與他幾周後以冷酷、有預謀的方式尋求報復相比，他的罪責較輕。 2011 年 7 月，挪威人安德斯·佈雷維克冷血、有計劃地槍殺了 60 多人，他是一名偏執型精神分裂症患者，被認定為精神錯亂，可能會被關進精神病院。當代社會和司法系統建立在這種務實的、心理學的自由概念之上。

但我想深入挖掘。我想挖掘傳統上被認為是“自由”的行為的根本原因。

一個機械宇宙
1687 年，艾薩克·牛頓出版了他的《原理》，其中闡述了萬有引力定律和運動三定律。牛頓第二定律將作用在系統上的力——在綠色氈桌上滾動的檯球——與其加速度聯絡起來。這條定律具有深遠的意義，因為它暗示了在任何特定時刻構成實體的所有組成部分的位置和速度，以及它們之間的力，不可改變地決定了該實體的命運——即，它未來的位置和速度。

這就是決定論的本質。行星在繞太陽執行的軌道上執行時，它們的質量、位置和速度決定了它們在今天之後的一千年、一百萬年或十億年後的位置，前提是所有作用在它們身上的力都得到了適當的考慮。宇宙一旦開始運轉，就會像鐘錶一樣不可阻擋地執行下去。

未來可以準確預測的觀念遭到了徹底的挫折，其形式是確定性混沌。已故氣象學家愛德華·洛倫茨在求解描述大氣運動的三個簡單數學方程時遇到了它。當他輸入僅相差極小量的起始值時，他的計算機程式預測的解發生了很大變化。這是混沌的標誌：方程起點的無限小的擾動導致了截然不同的結果。 1972 年，洛倫茨創造了“蝴蝶效應”一詞來表示這種對初始條件的極端敏感性：蝴蝶翅膀的拍打在大氣中產生了幾乎難以察覺的漣漪，最終改變了其他地方龍捲風的路徑。

值得注意的是，這種蝴蝶效應在天體力學中被發現，天體力學是機械宇宙的縮影。行星莊嚴地沿著重力的測地線執行，由形成太陽系的氣體雲的初始旋轉推動。因此，當 20 世紀 90 年代的計算機建模表明冥王星具有混沌軌道，發散時間為數百萬年時，這真是一個巨大的驚喜。天文學家無法確定冥王星在 1000 萬年後會在太陽的這一側（相對於地球的位置）還是另一側！如果這種不確定性適用於內部組成相對簡單、在真空空間中僅在引力作用下運動的行星，那麼對於一個人、一隻小昆蟲或一個微小的神經細胞的可預測性，所有這些都受到無數因素的影響，又預示著什麼呢？

然而，混沌並沒有使因果關係的自然法則失效。它繼續佔據至高無上的地位。行星物理學家不太確定冥王星在數百萬年後會在哪裡，但他們相信它的軌道將永遠完全受制於引力。混沌中崩潰的不是行動和反應的鏈條，而是可預測性。宇宙仍然是一個巨大的機械裝置，即使我們不能確定分針和時針在一週後會指向哪裡。

不確定性的起源
對牛頓夢想——或者在我看來是噩夢——的致命打擊是維爾納·海森堡在 1927 年提出的著名的量子力學不確定性原理。在其最常見的解釋中，它斷言任何粒子，例如，光子或電子，不能同時具有確定的位置和確定的動量。如果你準確地知道它的速度，那麼它的位置就會相應地不確定，反之亦然。海森堡的不確定性原理是對經典物理學的徹底背離。它用模糊性取代了教條式的確定性。

考慮一個實驗，該實驗最終有 90% 的機率電子在這裡，10% 的機率電子在那裡。如果實驗重複 1000 次，大約在 900 次試驗中，電子會在這裡；否則，它會在那裡。然而，這種統計結果並沒有規定電子在下一次試驗中會在哪裡。阿爾伯特·愛因斯坦永遠無法接受自然的這種隨機性。正是在這種背景下，他著名地宣稱，“Der Alte würfelt nicht”（老頭，也就是上帝，不擲骰子）。

宇宙具有不可約的隨機性特徵。如果它是一個機械裝置，那麼它的齒輪、彈簧和槓桿就不是瑞士製造的；它們沒有遵循預定的路徑。物理決定論已被機率決定論所取代。一切都不再確定。

但是等等——我聽到一個嚴重的反對意見。毫無疑問，人類經驗的宏觀世界建立在微觀的量子世界之上。然而，這並不意味著汽車等日常物體會繼承量子力學的所有怪異特性。當我停放我的紅色迷你敞篷車時，它相對於路面的速度為零。因為與電子相比，它非常重，所以與其位置相關的模糊性在所有意圖和目的上都為零。

汽車的內部結構相對簡單。相比之下，蜜蜂、小獵犬和男孩的大腦要複雜得多，而且構成它們的大腦的元件具有噪聲特性。隨機性在它們的神經系統中隨處可見，從接收視覺和氣味的感官神經元到控制身體肌肉的運動神經元。我們不能排除量子不確定性同樣會導致行為不確定性的可能性。

這種隨機性可能發揮功能性作用。如果一隻被捕食者追趕的家蠅在飛行中突然、急劇地轉彎，它比其更可預測的同伴更有可能看到第二天的陽光。因此，進化可能偏愛利用量子隨機性進行某些行為或決策的迴路。量子力學和確定性混沌都會導致不可預測的結果。

從想法到行動
讓我回到堅實的基礎，告訴你一個經典的實驗，這個實驗使許多人相信自由意志一定是幻覺。這個實驗是由加利福尼亞大學舊金山分校的神經心理學家本傑明·利貝特在 20 世紀 80 年代早期構思和進行的。

大腦和海洋有一個共同點——兩者都不斷地處於騷動之中。視覺化這一點的一種方法是使用腦電圖儀 (EEG) 記錄頭皮外部微小的電位波動，其大小為百萬分之幾伏特。就像地震儀的記錄一樣，腦電圖軌跡狂熱地上下移動，記錄下方大腦皮層中看不見的震顫。每當受試者即將移動肢體時，就會產生電位。稱為準備電位，它比實際運動開始提前一秒或更長時間。

直觀地，導致自願行為的事件順序必須如下：你決定舉起你的手；你的大腦將該意圖傳達給負責計劃和執行手部運動的神經元；而這些神經元將適當的命令傳遞給收縮手臂肌肉的運動神經元。但利貝特並不信服。大腦和心靈同時行動，甚至大腦在心靈行動之前行動，難道不是更可能嗎？

利貝特著手確定心理事件（一個人的慎重決定）的時間，並將其與物理事件（該決定之後準備電位的開始）的時間進行比較。他將一個亮點投射到螢幕上，這個亮點像時鐘的分針尖端一樣繞圈轉動。在頭部戴上腦電圖電極的情況下，每位志願者都必須自發地但刻意地彎曲手腕。他們在注意到自己意識到行動衝動時記下光點的位置。

結果講述了一個明確的故事，後來的實驗也證實了這一點。準備電位的開始至少比有意識地決定移動提前半秒，而且通常提前更長時間。大腦在心靈決定之前行動！這一發現完全顛覆了人們對精神因果關係的根深蒂固的直覺。

意志的意識體驗
為什麼你不現在重複這個實驗：繼續彎曲你的手腕。你會體驗到與移動計劃（意圖）、你意願的移動（一種稱為能動性或作者身份的感覺）和實際移動相關的三種相關但又不同的感覺。如果一個朋友抓住你的手並彎曲它，你將體驗到移動，但既沒有意圖也沒有能動性；也就是說，你不會對腕部運動感到負責。這是關於自由意志的辯論中一個被忽視的觀點——即身心聯絡產生了一種特定的、有意識的“我意願這樣做”或“我是此行為的作者”的體驗。

哈佛大學的心理學家丹尼爾·韋格納是現代意志力研究的先驅之一。在一項實驗中，韋格納要求一位志願者戴上手套，站在鏡子前，雙臂自然下垂。在她正後方站著一位穿著相同的實驗室成員。他將手臂伸到她的腋下，這樣當這位女士照鏡子時，他的兩隻戴著手套的手看起來像是她自己的。兩位參與者都戴著耳機，韋格納透過耳機發出指令，例如“拍手”或“彈響你的左手指”。志願者應該報告實驗室成員的手的動作在多大程度上是她自己的。當她在男人的手執行動作之前聽到韋格納的指示時，與韋格納的指示在男人已經移動他的手之後發出相比，她報告說自己意願行動的感覺增強了。

神經外科醫生強調了這些意圖感的真實性，他們有時必須用短暫的電流脈衝探測腦組織。在此類探索過程中，加州大學洛杉磯分校的外科醫生伊扎克·弗裡德刺激了補充運動前區，該區域是大腦皮層廣闊區域的一部分，位於初級運動皮層前方。他發現這種刺激可以引發移動肢體的衝動。法國 INSERM 的米歇爾·德斯穆爾蓋特和認知科學研究所的安吉拉·西里古在刺激後頂葉皮層（負責將視覺資訊轉化為運動指令的區域）時發現了類似的情況。患者評論說：“感覺我想移動我的腳。不知道怎麼解釋，”或“我渴望在嘴裡捲起舌頭。” 他們的感受來自內心，沒有任何檢查者的提示。

解放思想
我從這些見解中吸取了兩個教訓。首先，我對自由意志採取了更務實的觀念。我努力盡可能不受約束地生活。唯一的例外應該是我自己有意識地強加給自己的限制，其中最主要的是出於倫理考慮而產生的約束：不要傷害他人，並努力讓地球比你發現時更好。其他考慮因素包括家庭生活、健康、財務穩定和正念。其次，我嘗試更好地理解我無意識的動機、慾望和恐懼。我比年輕時的自己更深入地反思自己的行為和情緒。

我在這裡沒有取得任何新的進展——這些都是來自所有文化的智者數千年來教導的教訓。古希臘人在德爾菲阿波羅神廟的入口處刻有“gnothi seauton”（“認識你自己”）。耶穌會有一個近 500 年曆史的精神傳統，強調每天兩次的良心省察。這種不斷的內心審問會增強你對自己的行為、慾望和動機的敏感性。這不僅能讓你更好地瞭解自己，還能讓你過上更符合你的性格和長期目標的生活。

本文以“尋找自由意志”為題在印刷版上發表。