【神經與哲學】我們有自由意志嗎？

■ 科學家與哲學家以神經科學的新發現，質疑自由意志是否存在。但德國生物學家Martin Heisenberg可不這麼想，他認為只要透過觀察動物行為，就能顯現人類的行動的確出於自由意志。

撰文 ∣ Martin Heisenberg

我們把自身對未來的影響力，視為像呼吸一般理所當然的事。我們認為未來之事尚未底定，能夠讓事情轉向我們想要的方向發展。這份自由的觀念，以及其所委與的責任感，似乎是我們日常生活賴以存在的根本。

然而這個概念現在受到前所未有的攻擊。有些科學家與哲學家認為，以神經科學領域最近的一些研究結果，加上認為任何行動必以先前成因為依歸的哲學原理，顯示出我們的行為從來不是自發性的，而所謂的自由只是一種幻象。去年發表的一份研究資料正指出來，在我們意識到之前七秒鐘，我們的頭腦就已做出了決定。

辯論的焦點雖然集中在人類與「有意識的自由意志」，然而我們在討論到人類如何開始行動的時候，還是可以從觀察動物學到許多。縱然我們並不認為動物擁有任何類似人類意識的東西，研究者卻發現，動物行為並不像它表面上那麼不由自主。動物只根據外在刺激產生反應的概念早已遭到揚棄，現在多已認為，動物跟人類一樣，是根據內在狀態產生行動的。

在深入探討人類行為之前，我們先退一步，從更根本的層面來觀察自由與決定論的本質。大約在一百年前，量子物理學打破宇宙初創之時，就已經鉅細靡遺底定萬物的觀念，為我們探討這個議題除去了一大障礙。量子物理學揭露了大自然天生無法預測的事實，我們永遠無法確實知道一個小粒子在某一特定時刻，其位置與動量等的所有屬性。

這要如何反應到日常生活經驗的層面？就行星規模而言，古典力學定律掌控大局，量子效應無甚著力之處；然而到了像是測量放射性衰變的中等規模，量子效應卻偶然會放大到可以被觀察的程度。大體而言，生命是決定論與隨機性的交互作用結果。

機率在大腦裡產生作用的情況，有很多證據可供佐證，比方說神經膜的離子通道隨機開關，或是突觸泡隨機釋放的微小電勢。腦中隨機事件所觸發的行為，可以稱之為真正的「主動」（active），換句話說，這具有一個起始的特質（the quality of a beginning）。

行動（action）與反應（reaction）不同之處，在於行動不依靠外界刺激，而這種行動隨機產生的證據，可以在單細胞生物體內找到。以大腸桿菌移動的模式為例，大腸桿菌有條可以繞著縱軸，雙向旋轉的鞭毛，往一邊旋轉時可讓細菌向前移動，往另一邊旋轉時則會讓細菌隨機翻滾，好讓它最後面對一個新的方向，準備進行下一階段向前的移動。這種「隨機走勢」可以透過感官受器進行調節，讓細菌得以找到食物，以及適宜生存的溫度。

這告訴我們表露出來的行為，可以不依賴感官的刺激而定。這與單細胞生物在早期階段，移動系統比感官系統稍微早一點發展出來的事實一致。演化的情況可能也是如此，因為僅只是能在空間中擴散，就應該是有優勢的，也應該有利於發展出機動性。

那麼比較複雜的行為呢？隨著多細胞體的出現，個別細胞喪失了行為自主性，生物必須重新發明運動模式。複雜生物體的行為一般都以模組呈現；譬如說新生兒的抓握反射，鳥語的音節，雙腿在行走時的韻律。有些像是心跳之類的模組，會從胚胎發展時期一直持續到死亡為止，其他像是鱷魚嘴咬合的模組，則只會持續幾分之一秒而已。有些模組可以並存，像行走與唱歌之類，另外像睡覺跟彈鋼琴之類的模組則互斥，有些模組則必須接在其他模組之後，比方說飛行與降落就是一例。動物與人類的生命由生到死，就是這些行為模組持續交織而成。

就像細菌移動一樣，行為模組的激化是根據大腦的正規反應與機率變化，相互作用而形成的。動物在準備不足、資訊不充分、又欠缺反應時間的情況下，就必須找到可供調適的模組。牠們的大腦以一種隨機走勢，持續提前激化、棄置並重新形成選項，然後評估這些選項可能的長短期後果。

　　「有很多證據顯示，動物的行為不能化約為反應。」

這些過程是如何發生的生理機能，研究甚少，但確實有很多證據顯示，動物行為不能單純化約為反應。舉例來說，我的實驗室團隊就曾經證明，果蠅在牠們從未遭遇過的情況下，能夠調整其對於行動後果的預期。牠們能夠解決在整個果蠅演化歷史上，沒有任何一隻個別果蠅以前曾經解決過的問題。我們的實驗顯示，果蠅會主動產生行為。我們發現果蠅就像人類能夠彩繪腳趾一樣，能夠利用幾種不同的移動方式，避開威脅到生命安全的危險，或是觀察到牠們穩定在空間中的方向感。

這能夠告訴我們有關人類行為自由度的事情嗎？在我回答之前，先讓我們先建立起自由一詞所指為何。有一種大家知道的定義來自康德，他主張如果一個人出於自願，為其所應為，就可以稱他自由行事。因此倘若我的行動是由某事或別人所決定，就不能說是自由。一如前述，自發性行動與物理學並無衝突，也可在動物身上表露出來，因此只要人類的行為是自發性的適應，就可以視其為自由。

有些人將自由定義為「有意識地決定如何行動的能力」。我主張我們的決策不需要非得有意識才能算是自由，重點是我們的行動是否是自己產生出來的。清楚地意識到行動，也許有助於改良我們的行為，但意識卻不必然會改良行為，這也不是很要緊。為什麼只因為我們有想到某個動作，它就從不是自由意志的變成是了？

康德在《純粹理性批判》裡所提出的著名「第三二律背反」，認為我們一方面由自然法則決定行為，另一方面卻因為我們能夠遵從道德法則而自由。他一定會很高興看到，這個難題的被量子力學與行為生物學解決。

原文（Is free will an illusion?）為德國符茲堡大學生物系榮譽教授海森堡（Martin Heisenberg）2009年5月14日於《自然》雜誌的專文

【知識通訊評論月刊七十九期】2009.06.01

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