我们孤身一人，抑或和万物共舞
周五晚上11点，我正准备写一篇关于自由意志的文章。我这样做是出于自愿吗？尽管我的预产期快到了——这让我很困扰——我仍然认为我有自由意志，我当然可以和朋友去酒吧喝一杯。
大多数人可能会同意我的看法。除了患有精神疾病的人，我们大多数人都认为我们可以做我们想做的事。我们的道德体系、我们的法律体系和我们的文化都建立在自由意志的基础上。
宇宙是不是像一个巨钟在运转？
但经典物理学并不这么认为。1687年，艾萨克·牛顿(IsaacPutin)发表了他的运动定律，其中描述了从粒子到行星的一切事物在运动中必须遵守的定律。可以准确预测物体被推动后的运动状态。如果没有推动，物体会保持原来的运动状态不变。所有的结果都有它们的原因，所有的原因都会导致相应的结果。
牛顿的伟大成就导致了整个宇宙像一个巨大的时钟一样运转的想法（由拉普拉斯首先提出）。“如果在某一时刻你知道宇宙中所有物体的运动状态，也知道作用在整个系统上的力，那么宇宙的未来就只是确定的，”说剑桥大学物理学家杰米·巴特菲尔德说。“系统的初始状态和作用于它的力量决定了未来的一切。”如果你同意我们是物理实体的一部分，那就意味着我们的未来是确定的。那将意味着自由意志不存在，我们不需要任何道德责任。
宿命难测
宿命论乍一听可能觉得很可笑，但它已经深入科学。它曾经并且仍然拥有许多著名的粉丝。爱因斯坦就是其中之一，他用一种非常巧妙的方式表达了这一点：“一切的开始和结束都是由我们无法控制的力量决定的。它决定了昆虫的命运，就像它决定了星星一样。人类，蔬菜，甚至宇宙尘埃都随着远处看不见的风笛手发出的神秘曲调跳舞。”
宇宙像时钟一样运行的想法可以追溯到艾扎克牛顿的运动定律
但是决定论并不像它最初看起来那么可怕。事实上，没有人能够准确地计算出宇宙的未来。要做到这一点，首先你需要准确的掌握整个宇宙的现状。然而，即使这些初始条件的测量存在极小的误差，预测的结果也会很快偏离系统的真实状态，这就是著名的蝴蝶效应。即使整个宇宙只有三个粒子，也不可能准确预测它们的运动状态。
更重要的是，如果我们要计算未来的状态，就必须包括我们自己。如果我根据一组初始条件计算出你接下来要做什么，那么泄露该信息的行为将使我的计算无效。告诉你接下来要喝杯咖啡，这会改变你大脑的状态，从而改变初始条件。所以我需要重新计算，结果可能会很不一样。
那么，如果我们无法获得关于未来的任何知识，那么关于未来的一切都是确定性的吗？大自然赋予我们强烈的自由意志，这可能是我们渴望善待他人的基础。由于互惠互利比互害更有利于社会的发展，所以自由意志可能是自然选择演化出来的一种错觉。斯蒂芬霍金认为我们的自由意志概念形成了一个很好的“有效理论”（例如，参见他的书《黑洞和婴儿宇宙》）。即使现实中一切都是预定的，自由意志的幻觉对我们来说已经足够好了，那么为什么不接受它的本来面目呢？
量子随机性
如果这一切仍然不能满足您，您可能会很高兴听到牛顿力学不是事实。二十世纪初诞生了量子力学，这是一个非常困难且违反直觉的理论。其后果之一是在微观尺度上存在内在的不确定性。这件事或那件事是否会发生无法预测。
“假设有一个粒子，你把它放在磁场中，它要么出现在A处，要么出现在B处，”数学家约翰康威说。Conway正在设想一个实验，例如Stern-Gerlach实验，其中磁场会改变电子的路径。”即使知道粒子在哪里，磁场强度是多少等，也只能预测粒子在某处的概率。一个粒子可以沿着路径A或路径B行进，而到达A的概率是2/3，到达B的概率是1/3，不信你可以重复实验1000次，你会发现669次是在A，331次是在A它在B。”
这种自然固有的随机性终结了决定论。但这是否为自由意志腾出了空间？“我们必须非常小心，”维也纳大学物理学教授AntonZeilinger说。“不确定性意味着没有足够的原因来充分解释一个事件。”有自由意志。无论你是注定要杀人，还是因为大脑中的一些随机事件，你都没有自由行动的余地，你被免除了责任。这里的假设是量子领域中的随机事件实际上会影响你的大脑，这一说法仍在争论中。
Zeilinger本人是维也纳大学的物理学教授
一个事件没有物理原因并不意味着它背后没有其他非物理原因。完全脱离物理现实的人类思维是否会像勒内笛卡尔和卡尔波普尔所描述的那样成为随机性的根本原因？Zeilinger说：“人们可能会争辩说，不确定性以及我们只能对平均值做出预测这一事实表明，还有其他一些东西是人们没有注意到的。”“这都是猜测，但逻辑上是可能的。”
不过，这能给头脑的自由度也很有限：它可能以某种方式影响单个事件的结果，但对于多个事件，它不能在不违反规律的情况下改变一个事件的概率物理。如果你像上面描述的那样做很多实验，2/3的谷物最终会出现在A，1/3会出现在B。
观察者的角色
然而，随机性并不是量子物理学。它还揭示了观察与物理现实之间的神秘联系。海森堡著名的不确定性原理指出，粒子的某些物理性质可能是相互排斥的。一个例子是位置和动量。当没有人观察时，粒子没有特定的位置和动量。相反，它存在于诡异的叠加态中，它可以处于不同的位置，同时具有不同的动量。只有当你测量一个粒子的动量或位置时，动量或位置才会崩溃到某个固定值。如果你测量一个粒子的位置，它会告诉你粒子的确切位置。如果你测量它的动量，你也会得到一个精确的动量。只是不能同时做完。
维尔纳·海森堡1933年
这表明如果世界上真的存在自由，即你和粒子的行为都不是由宇宙过去的历史预先决定的，那么这种自由形式有两种。“一个是我可以自由选择做哪个实验（测量位置或动量），另一个是大自然可以自由地展示它想要的结果——这就是大自然的随机性，”Zeilinger解释道。“从某种意义上说，这两种自由是相辅相成的。这是大自然的一个迷人特征。”
然而，我们完全不清楚测量过程是如何使一个叠加态坍缩到特定状态下的——这就是著名的量子力学测量问题。一些物理学家，如尤金·维格纳和约翰·冯·诺依曼提出，崩溃是由物理世界之外的意识引起的，这可以追溯到笛卡尔提出的心身二元论。但这种理解是有争议的。根据巴特菲尔德的说法，这些理论“令人愉快地模棱两可和神秘，但完全不可信”。他们对自由意志的确切含义更加一无所知。
多个世界？
不过，还有另一种量子力学的解释，不需要坍缩的概念。根据HughEverett在1950年代首次提出的多世界理论，每次进行测量时，世界都会分裂成几个分支。每个平行世界对应一个可能的结果。当你决定是向右转还是向左转时，宇宙立即一分为二。在一个世界里你向右转，在另一个世界里你向左转。
那么，自由意志存在吗？
尽管物理学在过去100多年里取得了巨大进步，但它并没有提供有关自由意志问题的答案。即使是量子不确定性也不能完全否定决定论。量子效应发生在微小的尺度上，它们是否能以有效的方式影响宏观世界是值得商榷的。
正如康威所指出的，我们总是有可能生活在“第二次环绕宇宙”中。第一次，量子事件可能是随机的，人们的选择可能是自由的，但如果我们生活在重播中，那么一切都将以完全确定的方式发生。“最终，一个完全确定的世界与量子力学并不矛盾，”蔡林格说。“任何一种解释都是一种猜测，所谓确定性的东西本身就是一种猜测，当然，随机性也是一种猜测，这是一个悬而未决的问题。”
但Zeilinger也指出，那些声称没有自由意志的人往往不遵循他们的信仰。“我年轻的时候在一个会议上，有人声称没有自由意志，一切都是决定的.于是我站出来当着300人的面辱骂他。他生气了，我用非常小声的声音说：“你为什么生气，我别无选择！
Zeilinger说的有道理。除了固执的科学家，我们大多数人都认为决定论是一颗难以下咽的药丸。下一个问题是我们是否可以解释人类将如何违反物理定律影响物理世界的变化。