量子力学是否排除了自由意志?

超决定论这一激进的量子假说认为,我们的“选择”是虚幻的

Illustration of man walking on Penrose triangle

几十年前提出的一个名为超决定论的猜想,是对量子力学的几个特性的回应:量子事件表面上的随机性;它们表面上对人类观察或测量的依赖性;以及在一个地方的测量似乎能立即决定在其他地方的测量结果的能力,这种效应被称为非定域性。

爱因斯坦曾嘲笑非定域性为“幽灵般的超距作用”,他坚持认为量子力学一定是不完整的;一定存在该理论忽略的隐变量。超决定论是物理学家约翰·贝尔提出的一个激进的隐变量理论。他因1964年提出的一个定理而闻名,该定理以他的名字命名,戏剧性地揭示了量子力学的非定域性。

贝尔在1985年BBC的一次采访中表示,如果你假设“世界是超决定论的,不仅无生命的自然按照幕后的发条装置运行,而且我们的行为,包括我们相信我们有自由选择做一个实验而不是另一个实验,也完全是预先注定的”,那么非定域性的难题就会消失。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。


在最近的一个视频中,物理学家萨宾娜·霍森费尔德(Sabine Hossenfelder),她的作品令我钦佩,指出超决定论消除了量子力学表面上的随机性。“在量子力学中,”她解释说,“我们只能预测测量结果的概率,而不是测量结果本身。结果是不确定的,因此量子力学是不确定的。超决定论使我们回归到决定论。”

“我们无法预测量子测量结果的原因,”她解释说,“是因为我们缺少信息”,即隐变量。她指出,超决定论消除了测量问题和非定域性以及随机性。隐变量预先决定了物理学家如何进行实验;物理学家可能认为他们在一个选项上选择了另一个选项,但他们并没有。霍森费尔德称自由意志是“逻辑上不连贯的胡说八道”。

霍森费尔德预测物理学家可能能够通过实验证实超决定论。“在某个时候,”她说,“测量结果实际上会变得比量子力学所说的更可预测,这将会变得显而易见。实际上,也许有人已经有了数据,他们只是没有以正确的方式分析它。”霍森费尔德在与物理学家蒂姆·帕尔默合写的一篇技术论文中更详细地捍卫了超决定论。

霍森费尔德对决定论的坚持使她与优秀的公司为伍。爱因斯坦也认为,特定的原因必然有特定的、非随机的结果,并且他怀疑自由意志的存在。他曾经写道:“如果月球在完成其围绕地球的永恒轨道时,被赋予了自我意识,它会完全相信它是按照自己的意愿行进的。”

尽管如此,我还是对超决定论感到困惑,无论是霍森费尔德还是另一位著名的支持者,诺贝尔奖得主杰拉德·特·胡夫特所阐述的。当我阅读他们的论点时,我觉得我遗漏了什么。这些论点似乎是循环论证:世界是决定论的,因此量子力学必然是决定论的。超决定论没有具体说明量子力学的隐变量是什么;它只是规定它们存在,并且它们规定了发生的一切,包括我决定写下这些文字和你决定阅读它们。

霍森费尔德和我在去年夏天的一次对话中争论过自由意志。我指出,我们都做出了互相交谈的选择;我们的选择源于“更高层次”的心理因素,例如我们的价值观和愿望,这些因素以物理学为基础,但不能简化为物理学。物理学无法解释选择,因此也无法解释自由意志。我是这么说的。

霍森费尔德严厉地告诉我,援引心理原因“并不会使物理定律消失”。“一切都是物理学。你是粒子构成的。” 我觉得我们彼此说不着。对她来说,一个非决定论的世界毫无意义。对我来说,一个没有选择的世界毫无意义。

其他物理学家坚持认为,物理学为自由意志提供了充足的空间。乔治·埃利斯主张“向下因果关系”,这意味着物理过程可以导致“涌现”现象,特别是人类的欲望和意图,反过来又可以对我们的物理自我施加影响。数学家约翰·康威和西蒙·科亨在他们2009年的论文“强自由意志定理”中更进一步。他们提出了一个数学论证,类似于约翰·贝尔关于量子非定域性的定理,即我们有自由意志,因为粒子有自由意志。

在我看来,关于物理学是排除还是允许自由意志的争论是毫无意义的。这就像在争论披头士乐队是否是有史以来最好的摇滚乐队时引用量子理论一样(他们显然是)。哲学家们谈论意识的物理理论与意识本身之间的“解释鸿沟”。首先,这个鸿沟非常巨大,你可能会称之为深渊。其次,这个深渊不仅适用于意识,也适用于整个人类事务领域。

物理学追踪物质和能量的变化,与爱、欲望、恐惧、仇恨、正义、美丽、道德、意义无关。所有这些事物,从物理学的角度来看,都可以被描述为“逻辑上不连贯的胡说八道”,正如霍森费尔德所说的那样。但它们有后果;它们改变了世界。

作为一个整体的物理学,而不仅仅是量子力学,显然是不完整的。正如哲学家克里斯蒂安·利斯特最近告诉我的,人类“不仅仅是一堆相互作用的粒子”。我们是“有心理特征和精神状态的有意识的能动者”,并且有能力做出选择。物理学家已经承认了他们学科的局限性。诺贝尔奖得主菲利普·安德森在他1972年的文章“更多即不同”中认为,随着现象变得越来越复杂,它们需要新的解释模式;甚至化学也不能简化为物理学,更不用说心理学了。

超决定论的发明者贝尔显然不喜欢它。他似乎将超决定论视为归谬法命题,这突出了量子力学的怪异之处。他对量子力学的任何解释都不太热衷,曾经将它们描述为“像文学小说”。

为什么关于自由意志和超决定论的辩论很重要?因为思想很重要。在人类历史上的这个时刻,我们中的许多人已经感到无助,受制于我们无法控制的力量。我们最不需要的就是一种强化我们宿命论的理论。

© . All rights reserved.