把“命运”请进实验室
本报记者 李月红
10月9日,瑞典皇家科学院将2012年诺贝尔物理学奖授予法美科学家在“使用突破性的实验方法实现单个量子系统的测量和操控”方面的重大突破。
这意味着什么?今后,造出比人脑更精密的量子计算机变得不再遥远。“2050年10月17日9时21分,你在做什么?”此刻,你不知道,量子计算机或许知道。
这不免令人有些抓狂:个人的命运,是自由的,还是不自由的?
自然科学家们已经出动了,把“命运”请进实验室。10月14日,在浙报集团、浙江省科协主办,浙江日报、浙江省科技馆、果壳网承办的“[科学] ASTalk:新科学脱口秀”上,中国科学院理论物理研究所研究员李淼,带来一场关于 “自由意志”的演讲,用物理定律刷新你的世界观。
关于“命运”,听听科学家们说了些什么。
谁在操控命运
物理学家李淼,掏出手机,对准手中的小礼物——“to:诗人李淼”,拍下照片,上传到微博。
突然,他转过身,“你说,我的这些举动,是不是冥冥之中早已有了程式设定?”
这是一个大多数人都会有的疑问:当你在做某件事时,会有没来由的好奇——这件事的发生是注定的,还是个人自由努力的结果。
这个问题,似乎应该由哲学家来回答。人,是否有自由意志?哲学界争论了两千年。
李淼的关注,始于一本科幻小说。在《三体Ⅱ:黑暗森林》里,地球人为了对抗三体人对人类的偷窥,决定选出四个面壁者。每一个面壁者在不受任何干扰的情况下,独立思考和设计对付三体人的计划。后来,他们发明了思想钢印,被思想钢印机器打上烙印的人,思维方式就被控制了。
故事里,有这么一段:地球人在强大的三体人面前非常自卑,面壁者给那些悲观的军人打上“乐观族”的思想钢印。于是,军人们就信心十足地上了前线。
读到这儿,物理学家李淼产生了哲学迷惑:“思想钢印把人变成了可操纵的木偶。那么,人到底是自由的,还是不自由的?”
“或者说,我的大脑,只不过是宇宙这个大钟里面一个小钟而已,嘀嗒嘀嗒地,按照自然规律来走。不能说我没有自由,但我现在做的事情是由过去决定的,或者是宇宙大爆炸的那一刻已经决定了我今天要做什么、十年以后要做什么,比如我能不能上大学跟我用功不用功没有关系,都是以前决定了的。”
看吧,自由意志讨论到最后,竟然有点“宿命论”的味道了。
这个与哲学同时起源的命题,两千年来似乎走得并不远。对它的态度上,哲学家们自动站成了两队:一队是认为人的选择或行动是不可能自由的;一队则主张相容论,认为决定论与自由意志可以相容。
这看起来就像是一个棘手的“刺猬”。除了语言上的智辩,两方都拿不出压倒性的证据。
科学家闯了进来
1924年的爱因斯坦,逆风而立,一头乱发掩不住眼中的坚决。
在给伯恩的信中,他这样写道:“我完全不能容忍这样的想法,即认为电子受到辐射的照射,不仅它的跃迁时刻,而且它的跃迁方向,都由它自己的‘自由意志’来选择。”
然而,物理学并未从了爱因斯坦。
在近代发展的量子力学体系中,粒子的行为是不确定的,只能给出概率。量子力学认为你在测量之前是没有办法追问一个粒子的自旋,因为它的自旋不确定。当你测量它了,自旋就确定了,但是你也无法预测测量结果,你做出的预测只能是一个可能性。粒子的位置和动量也不可被同时确定。
换句话来说,假如你是一个粒子,你走路的速度和位置都没办法同时确定,这太不符合常理了。只有确定了你的速度和位置,才能知道你下一步将去向哪里。就像《笑傲江湖》中,令狐冲在武当脚下与冲虚一战,冲虚一柄长剑幻为一个个光圈,让令狐冲眼花缭乱,看不出剑尖所在,只能碰运气,随意迎上一剑。
紧接着,神经科学也发言了。
1980年,美国科学家本杰明·里比特做了一个实验。他让志愿者在头上戴上电极,然后自己选择在何时按下一个按钮。结果他发现,受试者在行动前大约200毫秒时产生要行动的意愿,但在行动前550毫秒,受试者的脑内就出现了准备电位。也就是说,大脑准备电位的出现比人有意识的选择运动要早几百毫秒。
说不清到底是好消息,还是坏消息:有了现代的实证研究和成像技术,自由意志的感觉越来越像是一种错觉了。
“自由意志以前是一个哲学的形而上的问题,而现在它渐渐地被还原成科学的问题了,当一个形而上的问题变成一个科学的问题的时候,哲学就撤退了。”李淼说。
微博上,李淼写了一首诗《自由的苹果》,这样解释:我们看到彼此圆满的表皮/永远也进入不了对方的内部,因为我们/各自完整/因此,你要的答案,一直就在那里。
机器人会有爱吗
人们必须面对这样一个事实:万一量子计算机也有了情感,会不会不可控,人类的命运又该怎么办?
“量子论将人的灵魂和物质世界拉得更近了。”李淼说,从1900年普朗克提出量子假说以来,人类对物质的控制正在变得精细化,以收音机为例,从电子管到半导体,再到现在的集成电路,今后可预见的下一个走向就是原子。
“如果我们在本世纪能够制造出量子计算机来,那么我们就可以真正地制造出高级的人工智能,否则就永远制造不出。”李淼预言。
当然,这位研究超弦理论的物理学家也在做自由意志的研究。他和他的学生试图把自由意志定理(即这样一种假设“如果人类有自由意志,那么基本粒子就有自由意志”)设置成一个可测量的不等式,用物理学和数学来测量。“这是非常美妙的一种假设,物质是不自由的,而灵魂是自由的。”
“我个人更倾向人有自由意志。”李淼在自己的实验室做过一个统计,三分之二的学生相信有自由意志。“自由的,总是不可测。那是科学家探索人类命运的必备物,希望。”