本文发表于《大众科学》之前的博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。
已故哲学家罗伯特·诺齐克在谈到为什么存在而不是不存在的深刻问题时，曾打趣道：“提出不奇怪答案的人表明他没有理解这个问题。”因此，当斯科特·阿伦森三周前开始演讲时说这将是“我做过的最疯狂的演讲”，这是一个好的开始。在一次关于时间本质的会议上——这是一个如此深刻以至于难以形成问题的疑问——“疯狂”确实是高度赞扬。而且他的演讲确实充满了雄心壮志和远见。它让物理学超级博主萨宾·霍森费尔德出人意料地语无伦次。
作为他将理论计算机科学应用于哲学的总体努力的一部分，阿伦森一直在思考大学形而上学课程和深夜宿舍卧谈会的旧主题：自由意志。我们有自主权吗，还是我们的选择是预先注定的？那是一个错误的选择吗？无论如何，自由意味着什么？有关阿伦森早期的一些想法，请参阅他的讲座和博客文章。尽管难以总结，但他的演讲（幻灯片在此）可以分为两个部分。
首先，他试图将模糊的自由意志概念转化为具体的操作定义。他提出了图灵测试的一个变体，他称之为信封论证或预测游戏：有人向你和一个你大脑的计算机模型提出问题，试图找出谁是人类。如果一台确定性地运行的计算机可以重现你的答案，那么你也必须确定性地运行，因此不是真正自由的。（在这里，我使用“确定性”一词是物理学家或哲学家的含义；计算机科学家有他们自己更狭隘的含义。）尽管测试永远不会是决定性的，但你的反应的不可预测性可以通过重现这些反应所需的最小计算机程序的大小来量化。泽亚·梅拉利在基础问题研究所的博客上对阿伦森的提案做了很好的总结。
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正如阿伦森所描绘的那样，这个游戏的输出将是对你的意志是否自由的置信水平。但我认为最好将其解释为衡量你拥有的自由意志量的指标。去年，量子物理学家乔纳森·巴雷特和尼古拉斯·吉辛认为，自由意志不是一个二元选择，要么自由要么死亡，而是一种具有程度的权力。他们提出使用量子纠缠实验来量化自由意志。自由意志进入这些实验是因为物理学家选择测量粒子的哪个属性，并且该选择会影响结果。这样的实验通常被认为是远距离幽灵作用的证据，因为你的选择会影响在远处进行的测量的结果。但它们也可以被解释为对自由意志的探测。
如果说有 1000 种可能的测量方法，那么完全自由意味着你可以选择 1000 种中的任何一种；如果你的选择仅限于 500 种，那么你将失去一点自由意志。有趣的是，巴雷特和吉辛表明，即使失去一点也会解释幽灵般的行动。你不需要假设你的决定以某种方式跨越空间来影响粒子。相反，你的选择和结果都可以预先安排好以匹配。令人惊讶的是，提前准备一点点就足够了。你越想这个问题，就应该越感到不安。科学实验总是假定完全的自由意志；没有它，我们怎么知道是不是有什么大阴谋在操纵我们的选择来向我们隐藏真相呢？
回到阿伦森的演讲。在描述了他的实验之后，他提出了一个问题，即计算机是否有可能令人信服地赢得预测游戏。问题是，一个关键步骤——进行脑部扫描以建立计算机模型——不能忠实地完成。量子力学禁止你制作量子态的完美副本——这一原理被称为不可克隆定理。这其中的意义取决于量子效应在大脑中的作用有多强。如果大脑主要是经典的，那么计算机可以预测你的大部分决定。
调用不可克隆定理是一个巧妙的转折。该定理源于量子力学的决定论——技术上是幺正性。因此，在这里，我们看到决定论不是作为自由意志的杀手，而是作为它的救星。量子力学是一种具有敏锐讽刺意味的理论。在量子退相干的过程中，再举一个例子，纠缠被……更多的纠缠所破坏。
虽然阿伦森的游戏很有趣，但我认为它本身并不是对自由意志的检验。正如他承认的那样，可预测并不意味着不自由。可预测性只是问题的一个方面。本着发明图灵测试变体的精神，请考虑幼儿测试。问一个幼儿什么，随便什么。他或她会说“不”。这是一个父母会疲惫地认出的测试。按照阿伦森的复杂性衡量标准，答案是完全可预测的。但这几乎不能反映幼儿的自由；事实上，幼儿玩这个游戏正是为了行使他们的自由意志。幼儿测试也显示了可预测性的局限性。谁知道幼儿什么时候会停止玩？如果世界上有任何不可预测的人，那就是幼儿。父母们多么希望在他们的头骨里开个窗户啊！
然而，没有人否认幼儿是由按照确定性定律运行的粒子组成的。那么你如何将他们的自由意志与这些定律相协调？就像宇宙学家肖恩·卡罗尔一样，我倾向于哲学家所说的相容论：我看不出决定论和自由意志之间有任何矛盾，因为它们在两个不同的现实层面运作。决定论描述了物理学的基本定律。自由意志描述了有意识生物的行为。它是一种涌现的属性。单个粒子不是自由的。它们也不是热的、湿的或活着的。这些特性来自粒子的集体行为。
换句话说，在我们能够谈论你之前，我们不能谈论你是否有自由意志。粒子的行为可能完全由宇宙的初始条件预先注定，但这与你的决定无关。你仍然需要做出它们。
你的本质是无数事件链的汇合，这些事件链可以追溯到时间的黎明。你的每一个决定都取决于你曾经学到和经历的一切，它们在你的头脑中第一次也是唯一一次在宇宙历史上汇聚在一起。你做出的决定隐含在这些影响中，但它们以前从未全部交叉过。因此，你的决定是一个独特的创造性行为。
这就是为什么即使在量子纠缠实验中对自由意志的哪怕是最轻微的违反也是不可思议的。“自由意志”在这样的实验中仅仅意味着你选择测量的东西与粒子的行为是如此遥远的表亲，以至于两者直到现在都没有相互作用过。
在这里我们进入了阿伦森在他的演讲中提出的第二个要点，即这是一个多么有创造性的行为。即使产生自由选择的影响以前从未相互作用过，它们也可以追溯到宇宙的初始状态。关于该状态是什么总有一些不确定性；各种各样的可能性都会导致我们今天看到的宇宙。但是你做出的决定解决了其中的一些不确定性。它充当了对无数影响的衡量标准。
然而，在一个确定性的宇宙中，没有理由说初始状态导致了该决定；说该决定导致了初始状态也是同样有效的。毕竟，物理学是可逆的。决定论的含义是，一个时间的状态暗示所有其他时间的状态。它不会优先于一种状态而优待另一种状态。因此，你的决定，在非常真实的意义上，创造了宇宙的初始条件。
这种反向因果关系，或回溯因果关系，是阿伦森演讲中“疯狂”的方面。但它一点都不疯狂。这是一个爱因斯坦的狭义相对论使其成为现实可能性的概念。相对论使大多数物理学家相信，我们生活在一个“块宇宙”中，其中过去、现在和未来都是同样真实的。在这种情况下，没有理由认为过去会影响未来，反之亦然。尽管他们的理论大喊着回溯因果关系，但物理学家们尚未完全理解其含义。例如，它可能会解释量子力学的许多谜团。
在随后的电子邮件中，阿伦森告诉我，哲学家卡尔·霍弗在2002年的一篇论文中也探讨了自由意志与宇宙初始状态之间的联系。阿伦森所做的是应用量子力学的见解。如果你不能完美地克隆量子态，你就不能完美地克隆自己，如果你不能完美地克隆自己，你就永远不能在计算机上完全模拟自己。你做出的每一个决定都是你自己的，而且是你自己独有的。它是早期宇宙中一些遥远的粒子集合的独特记录。阿伦森写道：“量子力学在这里基本上让你做的是，确保在每个决定中解决的初始微观状态的方面是‘新鲜’的方面，没有被其他人测量或记录过。”
如果说有什么的话，那就让这能让父母对他们任性的幼儿感到释然。卡罗尔曾经写道，你每次打破鸡蛋时，你都在进行观测宇宙学。一个玩“不”游戏的幼儿更进一步。每次幼儿说不，他或她都在进行宇宙工程，帮助塑造宇宙的初始状态。
量子艺术品由garlandcannon提供。幻灯片由斯科特·阿伦森提供。