有一种错觉叫自由意志 康德的彼岸 2011-07-12 20:00:24 人到底有没有自由意志?不知谁第一个提出这个问题,直到最近《武侠》中金城武还问:“人到底有没有‘自性’?”近些年心理学家似乎得到了一个相对一致的研究结论,简单说就是:自由意志是一种错觉。 人生而自由,却无往不在枷锁之中。 ——卢梭 一个人是能够做他想要做的事情的,但却不能拥有他想要的愿望。 ——叔本华 人类究竟有没有自由意志?换个问法也许更通俗些:人类到底是生物化学、社会文化的傀儡,还是不可预测、具有无限发展可能的能动主体?这个问题看上去很像哲学里的大问题——虽然重要,但是忽略之也不影响正常的生活。更何况哲学家对这个问题的思考似乎更适合于锻炼人的大脑而不是给出一个确切答案,所以长久以来自由意志研究总是停留在形而上的层面之上。 但是就在近期,心理学家和生物学家(或者统称认知科学研究工作者)通过一系列的实证研究对这个问题给出了相对易于理解、相对一致的研究结论,其中最重要三点就是:自由意志是错觉;人对自由意志与决定论的关系的认识是存在边界条件的;相信自由意志的错觉是更好的。 那么,难道人类真的没有自由意志吗?认知科学工作者究竟是怎样得出这些让人失望的结论的呢? 自由意志是错觉? 加州大学旧金山分校心理系教授本杰明•李贝特(Benjamin Libet)和哈佛大学心理系教授丹尼尔•崴格纳尔(Daniel Wegner)的两个实验可以说是自由意志研究领域当中的两座里程碑。 在李贝特教授的实验当中,他使用脑成像(EEG)来检测被试的脑活动信息,同时要求被试随时报告自己动作发出的意向。结果发现,大脑是在个体报告发出动作意向之前几百毫秒之前就已经产生了相应动作的脑活动 ,也就是说动作产生的直接原因并不是个体意识当中的意向,而是意识之外的其他脑活动。这个研究的结果震惊了整个心理学界,引发了大量的后续研究。虽然有学者质疑Libet实验中被试报告与脑活动的时间差测量的精确性(比如对被试用来报告出动作意向的时间的测量问题),但是在2008年在《自然•神经科学板》(Nature NeuroScience)上,金顺菘(Chin Siong Soon,音译)等人采用现代的脑成像技术再一次验证了李贝特的研究结果。 另一方面,哈佛大学心理学教授崴格纳尔采用心理学行为实验方法证明个体对于自由意志的体验是一种错觉,并不是对现实的真实反映。 在1999年的实验当中,崴格纳尔及其同事设计了一个非常复杂而巧妙实验室情境。在这个情境当中,实验员让被试与实验者的助手(伪装成被试)一同参与一个任务,任务的目的是通过操纵鼠标将屏幕上的指针停留在特定目标物上。真假被试同时控制鼠标,实验者告知被试,当音乐响起时,他们就可以停下,但是不必立即停下。实际情况是在进入音乐之后,假被试听到的指导语与真被试是不同的,当真被试停下时,指针就只由假被试控制着达到目标物,真被试在这个阶段就有可能体会到虚假的控制感——这里可以延伸被理解为虚假的自由意志体验。 研究发现,在改变真假被试停下的时间差(10s或1s等)之后,随着间隔时间的减少,真被试对自己要指针停下的意向的评分就越高。也就是说,虽然这个期间指针并不是由真被试控制,但是因为与真被试预期指针的运动方向一致,所以时间越短,被试越会产生自由意志的错觉 。 这两个系列研究至今都被作为证明自由意志是一种错觉的证据而广泛引用。崴格纳尔在2003年著《意识意志的错觉》(The illusion of conscious will)一书,系统总结了自己的研究以及前人的相关研究。目前“自由意志是错觉,行为产生的直接原因并不是意识”已经基本上成为了心理学界当中的普遍共识。 但是这里需要注意的一点是,这里面所探讨的自由意志指的是个体的“自由意志”体验,并不是指哲学上所探讨的自由意志实体。也就是说,心理学只能探讨我们体验到的掌控感是否是错觉,至于人类到底是不是具备控制能力,心理学无法研究。有些学者认为,心理学就是研究自由意志体验的,而自由意志本身并不是心理学的研究对象 ,甚至有学者认为心理学永远无法为自由意志建立一个科学模型 。 我们是如何理解自由意志的? 虽然实验证明自由意志并不与现实一一对应,是一种错觉,但这并不妨碍人类相信自由意志。实验哲学家非常关心个体是如何看待自由意志的,并希望由此来找到哲学讨论中不同的人对自由意志会有不同观点的心理学根源。 亚利桑那大学哲学系的肖恩•尼克尔斯(Shaun Nichols)在2011年的《科学》(Science)杂志上发表了一篇关于实验哲学领域对自由意志研究成果的综述。在其介绍的一个实验当中,首先给被试阅读一段指导语。这段指导语的主要内容是假设宇宙是遵守决定论的,每一个事件都由之前所发生的事情所决定,因此一切都是确定的。 之后将被试分为两组,一组提问比较抽象的问题,比如“你认为在这样一个宇宙当中每个人是否有可能对自己所有的行为承担道德责任”;而另一组被试则会被询问比较具体的问题,比如“现在有一个人杀了他的家人,但是他杀人都是有原因的,你认为他是否还要为自己的行为承担道德责任”。 这里要插入一个背景介绍,就是在哲学领域,一般认为在决定论的条件下,每个人的行为都是身不由己,那么他们就不应该为自己的行为负责。因此实验的假设是认为只要承认世界是受决定论支配的,那么被试就应当认为个体不对自己的行为承担道德责任;反之,如果被试承认个体是有自由意志的,那么被试就应该认为人是应该为自己的行为承担相应责任的。 研究结果表明,案例越抽象被试越相信决定论,而案例越具体被试越相信人是可以控制自己的行为的。也就是说,当询问的案例比较抽象的时候,被试会倾向于将决定论与自由意志对立起来;反之,在比较具体的案例中,被试就不会因为决定论的假设而排除行为主体对自身行为的道德责任。在哲学领域,有的学者认为自由意志与决定论是相排斥的(不兼容论者),有点学者认为两者是可以并存的(兼容论者),这两种哲学观点的心理学根源之一可能在于问题的抽象性。 我们还要相信自由意志吗? 尼克尔斯在给《心理学和自由意志》(Psychology and Free will)一书的序言当中认为,心理学对于自由意志课题的探讨的贡献可以分为三个方面,首先是描述层面上的,就是回答人们是如何理解自由意志的;第二个层面是实质层面,就是究竟是否存在自由意志;而第三个层面就是规范层次,就是要回答在理解了自由意志的本质之后人们应该怎么做的问题。其实,第三个问题似乎更重要一些,毕竟人们更关心的是拥有一个信念有多大的价值。心理学家们的确在这方面也进行了大量的研究。其中最重要的一个研究结论就是:相信自由意志能够减少不道德行为的产生。 明尼苏达大学管理学院的凯斯林•武欧思(Kathleen D. Vohs)和英属哥伦比亚大学心理系乔纳森•史谷勒(Johnathan Schooler)设计了两个实验情境,一个情境当中被试被诱发相信决定论,另一个情境当中不进行任何处理,之后同样要求两个条件下的被试进行一个数学测验。在这个数学测验当中,被试被要求自己独立完成,但同时也被告知可以通过特定的操作看到答案(当然是不被允许的)。这样就可以通过暗中记录被试违规操作的次数来测量“欺骗”行为的频率来作为不道德行为的测量。结果发现,被诱发相信决定论的被试有更多的不道德行为。 为了进一步验证这个结论,在另一个实验当中,武欧思和史谷勒在一个条件下要求被试阅读认为这个世界是受决定论支配的文字,而另一个条件则不作任何处理。不道德行为的测量变为被试对自己在认知任务当中的表现的奖励是否公平。研究结果再一次表明阅读了决定论文章的被试相比较于没有做任何处理的被试更频繁地给自己更多的奖励 。 武欧思和史谷勒 在解释自己的研究结果的时候说:“怀疑自己的自由意志可能会破坏一个人对自我作为行为主体的感觉。或者可以说,否认自由意志就会给人一个随心所欲行事的终极理由。”可见,无论自由意志是否是一种错觉,从功利主义的角度来讲,相信自由意志是一个更好的选择。毕竟相信人类的能动性会促使我们遵守道德规范,反之就会放松对我们自身的要求——因为如果一切都是决定的,那么我们就不用对自己的行为负责了。 自由意志的心理学研究 康德将自由意志定义为:一个人根据自己的意志而不是他人或者其他因素去遵守规范。从这个角度来说,自由意志的心理学研究的意义就不仅仅在于回答形而上的哲学问题,更重要的在于启蒙每一个人,让我们了解我们的行为究竟哪些是受到了社会文化因素的影响,哪些是真正自我的追求,如此才能获得真正的“自由”。 信仰自由不是信仰随心所欲,而是信仰不断追求真理的边界,不断地排除先天、世俗传统的约束,单纯地用自己的理性和真理去做出人生的每一个决策。尽管当前自由意志的研究离这些课题还有相当远的距离,但是我相信,正是这种对最大化自由的渴望才能驱动后来的心理学者们在这条道路上不断迈进。 参考文献 Libet, B., Unconscious cerebral initiative and the role of conscious will in voluntary action. THE BEHAVIORAL AND BRAIN SCIENCES, 1985. 8: p. 529-566. Wegner, D.M. and T. Wheatley, Apparent mental causation - Sources of the experience of will. American Psychologist, 1999. 54(7): p. 480-492. Baer, J., J.C. Kaufman, and R.F. Baumeister, Are we free? : psychology and free will. 2008, Oxford ; New York: Oxford University Press. xi, 356 p. Hinsen, K., A scientific model for free will is impossible. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010. 107(38): p. 1. Nichols, S., Experimental Philosophy and the Problem of Free Will. Science, 2011. 331(18): p. 1401-1403. Vohs, K.D. and J.W. Schooler, The value of believing in free will: Encouraging a belief in determinism increases cheating. Psychological Science, 2008. 19(1): p. 49-54. Tierney, J., Do You Have Free Will? Yes, It's the Only Choice, in The New York Times. 2011: New York. 阅读更多 你有相信自由意志的自由,也有不相信它的自由
这周的nature刊出了一个News :《taking aim at free will》.神经科学的很多发现,似乎越来越趋向于颠覆free will,而哲学家们则努力证明free will的存在,这是整个社会秩序的基石。 一般地,在行动反应前一秒,大脑已经做出了决定。然而,使用MRI技术检测大脑的活动,可以提前7秒预测出将要做的决定!对于哲学家来说,绝对是一个重大打击,普遍使用的一个free will定义是:在做决定的时刻,给定之前发生的所有事件,则仍有可能做出不同的决定。如果在做决定的时刻,通过physical的观测,就可以决定你要做哪个决定,似乎就已经颠覆了free will。但我想,这个实验还是给free will留下了空间的。假设有soul一直存在,她完全可以缓慢地make decision,与大脑中的physical world有一个交互作用,在交互作用的过程中,可以被MRI等检测技术检测到,所以能够预测将要做的决定。所以哲学家并不需要修改定义,只是做决定的时刻提前了6秒。 最后,一些心理学实验证实,受determinism的影响,人会偏向于为所欲为,不需要承担道德责任。所以,不管是主观意愿,还是社会运行需求,free will都是一个最根本的基石,希望神经科学留给她一点空间。我还是持mental body dualism的观点,除了physical world,还有一个mind的小空间,可能可以微弱地影响physical world。根据混沌的原理,初始状态的微小改变,足以带来大变化,mind和physical world的微弱作用,也足以改变我们的decision。 想起了《圣经》上,耶稣讲过的一句话:“你必晓得真理,真理必叫你得自由。(you will know the truth, the truth will set you free.)” 附nature news 2011_nature_taking aim at free will.pdf
生物存在自由意志吗? 或者进一步的问, 人存在自由意志吗? 答案似乎显而易见是肯定的。 从个人经验而言, 从小处说, 我可以决定今天晚上什么时候睡觉, 明天早上什么时候起床;从大处说, 我可以选择自己的职业, 信仰和婚姻的对象。 但是, 如果我们承认这个世界中存在着万事万物皆准从的自然律, 那自由意志的存在就要打上一个大大的问号。 我们向天空扔一块石头, 不管石头有什么想法, 它必须遵守万有引力定律, 最终乖乖的下落。 我们大脑中出现任何一个念头, 按现在神经生物学家的说法, 最终都可以归结到大脑神经细胞中生物电流, 以及功能分子的浓度或有无的变化。 按照经典物理学的理论, 任何一个决定性的系统, 如果给定边界和初始条件, 那么这个系统在将来的任一时刻, 所有的系统状态都将是在一开始就被决定了的。 换句话说, 如果大脑遵从自然律的话, 那么我们所谓自由决定的想法, 都不过是大脑在根据初始和边界条件以及输入信息得到的决定性的结果。 我们的自由意志, 不过是将头钻到沙里的鸵鸟, 自欺欺人的想法罢了。 经典物理中的决定论与进化论之间的悖论 这个看起来荒谬的难以令人置信的结论, 却正是坚信因果律的爱因斯坦的想法。在他与当时的哲学家和诗人泰戈尔讨论自由意志的时候, 他提到: If the moon, in the act of completing its eternal path round the earth, were gifted with self-consciousness, it would feel thoroughly convinced that it would travel its path on its own, in accordance with a resolution taken once and for all. So would a Being, endowed with higher insight and more perfect intelligence, watching man and his doings, smile about this illusion of his that he was acting according to his own free will. This is my belief, although I know well that it is not fully demonstrable. If one thinks out to the very last consequence what one exactly knows and understands, there would hardly be any human being who could be impervious to this view, provided his self-love did not rub up against it. Man defends himself from being regarded as an impotent object in the course of the Universe. But should the lawfulness of happenings, such as unveils itself more and more clearly in inorganic nature, cease to function in the activities in our brain? (大意)当月亮围着地球转动的时候, 假如月亮有自我意识的话, 他将十分坚信他是在按照自由意志在转动的。 但是如果存在着超乎人类之上的智慧存在, 他如果像我们观察月亮那样观察人的一举一动, 是否会对我们在按照自由意志行动的坚定信仰淡然而笑呢?..... 有了这样的背景, 我们不难理解为什么爱因斯坦终身对量子力学存在怀疑, 认为其充其量不过是发现最终物理定律之前的中间结果。 他和同时代的量子力学的创始人普朗克一样, 认为或然性的定律都不是本质, 只有决定性的物理定律才是最终结果。 这样的物理观最形象的描述就是, 相信事物的规律可以用轨迹来表示。 知道了决定轨迹的定律, 再知道了边界和初始条件, 我们就可以预示将来, 也可以了解过去。 当从经典力学进入到量子力学以后, 微观世界的粒子无法用轨迹来表示, 而描述其概率分布的波函数, 仍然是由决定性的Schrdinger 方程所确定的。 这样的物理观所带来的最大问题就是, 如果我们相信这个世界存在着万事万物皆准从的决定性的自然律, 我们就没有办法解释生物进化乃至人类社会中由偶然性而引发创见性的力量。 比如, 我们无法由决定性的自然律预先推知在自然选择中生态圈内将产生什么样的新物种, 而这些新物种对生态网络的作用进一步影响未来的生物进化, 从而更加不确定。这个思想在 Kauffman 2008年的新书 Reinvent the Sacred中阐述非常清楚。 因此, 我们无法相信我们的世界仅仅是决定性的自然律的结果。 这个问题在生物领域更为显著。 一个最好的对比就是晶体的生长和细胞的生长。 晶体的结构和大小, 将完全符合确定性的规律。 而即使是基因完全相同的细菌, 在相同的培养皿中也会生长的千差万别。 我们到底是相信决定性的自然律, 还是相信我们的自由意志呢? 在复杂系统中自由意志与自然律的统一和新的时空观 爱因斯坦对于月亮的推理似乎有些道理, 但问题在于他讨论的是简单物体, 而不是复杂系统。 即使是由决定性物理定律控制的复杂系统, 也会出现确定性的丧失, 这点不但爱因斯坦没有注意, 连Von Neumann 也没有想到(Von Neumann最后十年的工作是想由人类控制天气。 但他没有想到天气是一个存在混沌的复杂系统, 连长时间的预报都无法实现, 更不用说控制了)。 对于一个经典动力系统, 为什么确定性的方程会有不确定性的结果? Poincare是最先思考并得到答案的人。 他认为, 当 动力系统中的两个物体在运动中出现耦合共振(Resonance)时, 两个处于相邻轨迹的物体之间的距离, 将随时间以几何指数增大。 因此, 即使是确定性的自然律, 动力系统也分为两类, 一种是稳定的动力系统, 没有耦合共振项, 我们可以推知为来和过去; 一种是不稳定的动力系统, 存在耦合共振, 我们无法确定性的预知一切。 而我们所处的世界, 正是一个不稳定的动力系统。 最近五十年对非线性动力系统和远离平衡态的物理现象的研究, 也引发了人们对一些经典概念(包括时间, 时间箭头和系统熵增)的重新认识。 其中的代表人物是: 提出或然性进化的Bernard Cohen 和以研究远离平衡态的物理现象而获得1977年诺贝尔奖的Ilya Prigogine。 在牛顿力学体系和量子力学中的Schrdinger 方程中, 时间在数学方程中是对称的, 时间箭头是不存在的。 如果时间反向,以-t 代替 t, 仍然是符合原方程的。 在爱因斯坦提出相对论以后, 时间与空间关联, 时间一度被认为是空间之外的另一维度而已。 甚至爱因斯坦有一句误导了哲学思考的名言:时间是幻象 (Time is an illusion) 。 当然, 爱因斯坦这样讲是从相对论的角度而言的。 因为无论是狭义, 还是广义相对论, 都没有时间箭头出现的理论依据。 因为在相对论中, 时间被几何化。 只要满足广义相对论的时空体系, 在爱因斯坦的理论中都成立。 甚至哥德尔(Godel, 就是证明不完备定理的那位), 在爱因斯坦70岁生日的时候, 写了一篇论文, 提出了一个完全满足广义相对论的新的时空体系, 并且在该体系中时间是可以倒流的。 于是有的物理学家居然就此妄下结论, 说时间倒流是在数学上证明了的, 只是我们在试验中没有观测到而已。 在广义相对论体系中时间可以倒流, 并不一定在现实物理世界就可以时间倒流。细胞的分化在微观上是完全可逆的。 因为细胞分化无非是激活一部分基因, 同时关闭其他基因, 这可以通过调节控制蛋白(Transcription Factor)来实现。 并且以前认为涉及形成新的化学键的甲基化过程(Epigenetics)不可逆, 现在最新的生物学实验也证明这是一个非常活跃的双向过程。 但是, 我们知道 细胞的分化在宏观上是不完全可逆的, 时间在细胞分化的过程中是不对称的。 比如, 生物学界在2006年有一个大发现, 通常的人的皮肤细胞, 通过加入四种基因, 可以将已经分化的皮肤细胞变为干细胞。 做出这个发现的Yamanaka很有可能在不久的将来获得诺贝尔奖。 因为这不亚于在生物发育的领域实现了时间倒流。 正常的生物发育是由干细胞逐渐发育分化成为各种专门功能的细胞, 比如心脏细胞, 神经细胞, 皮肤细胞等。 在自然条件下, 专门功能的细胞不会返回到干细胞状态。 但是, 实际上Yamanaka的实验并没有证明生物发育可以时间倒流, 而恰恰证明了生物发育时间箭头的存在。 因为目前的实验表明, 无论怎样改变基因, 最好的结果也只有大概3~5%的分化细胞可以转变为干细胞, 而干细胞可以100%转变为分化细胞。在生物学中, 还有大量的观察和实验都表明时间箭头是存在的。 虽然时间在牛顿和爱因斯坦的理论中是对称的, 而 Prigogine则证明, 当一个动力系统存在耦合共振项时, 由确定性定律控制的动力系统将自发的演进到不确定的系统状态。 这一没有任何新的物理定律, 仅仅是复杂系统的耦合作用, 打破时间的对称, 证明了时间箭头的客观实在性。 因此, 空间可能会因为物体的不存在而消失, 但是时间则是任何复杂系统不依赖与物体存在而存在的客观实有属性。 即如, 万有引力定律不会因为物体的消失而不成立。 我们所处的世界, 有相当部份是一个由或然性控制的世界, 我们现有的确定性的定律是对客观现实的近似。 正是这种或然性, 使得基因完全相同的细菌也会生长的千差万别, 孪生子也会性格迥异, 更重要的是让我们真正拥有自由意志, 我们不是自然律所摆布的机器。而这种或然性, 也正是生物界进化出形形色色的不同物种, 和人类社会经济和文化创新性发展的力量。 同时, 由于时间和其他复杂系统特性的存在, 使得我们种种不同的或然性有了共同的属性。 一颗太阳的未来, 也是千万颗恒星的未来。 个人的生老病死, 也是千万人的人生经历。 时间使得我们在或然性中, 仍然可以理解他人和探知世界。Poincare在讨论动力系统的物理规律时提到: To sum up, and to use ordinary language, the law of the conservation of energy can have only one significance, because there is in it a property common to all possible properties; but in the determinist hypothesis there is only one possible, and then the law has no meaning. In the indeterminist hypothesis, on the other hand, it would have a meaning even if we wished to regard it in an absolute sense. It would appear as a limitation imposed on freedom. But this word warns me that I am wandering from the subject, and that I am leaving the domain of mathematics and physics. I check myself, therefore, and I wish to retain only one impression of the whole of this discussion, and that is, that player's law is a form subtle enough 更为重要的是, 研究远离平衡态的物理现象的研究, 可以帮助我们更好的探索生命世界和人类社会的发展。 处于近平衡态的系统, 任何热噪声(noise)将不会影响到整个系统, 系统会自动恢复到平衡态, 从而系统不会有任何变化。 而对于远离平衡态的系统, 热噪声(noise)将不会正负抵消, 他会导致系统复杂性和秩序(Complexity and Order)的增加。 复杂系统马普所的Frank Julicher解释为什么细胞中的布朗运动会使细胞中的分子马达产生定向运动, 正是这方面一个极好的例子。 我相信, 随着理论生物学的发展, 远离平衡态的物理现象规律, 和热噪声产生秩序的规律, 将是研究生命现象中的有力工具。 Reference: 1 Ilaya Prigogine, The end of certainty Time, Chaos and the new law of Nature, 1996 2 Bernard Cohen, Probabilistic Revolution 3 Einstein, A letter to Rabindranath Tagore 4 K. Takahashi, S. Yamanaka, Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors, Cell, Volume 126, Issue 4, Pages 663-676 5 Frank Julicher, Modeling molecular motors, Reviews of Modern Physics, 1997 6 Stuart Kauffman, Reinventing the Sacred: A New View of Science, Reason, and Religion, 2008 7 Henri Poincar, Energy and Thermo-Dynamics. Chapter 8 in Science and Hypothesis . London: Walter Scott Publishing (1905) END