量子力学，自由意志与生命博弈

在我讲究严肃的东西之前，先简单介绍一下约翰·康威（John Conway），又名“数学魔术师”。我是1993年在普林斯顿大学认识“他的证明”时遇到的。当我把头戳进他的办公室时，康威正背对着我坐着，盯着电脑。头发从他的背上滚下来，松垂的裤子露出了屁股。他的办公室到处都是书籍，杂志，食品包装纸和纸多面体，许多悬挂在天花板上。当我暂时宣布自己时，他大喊不转，你生日快乐！嗯，6月23日，我说。年！康威大喊。年！ 1953年，我回答。一秒钟之后，他脱口而出，星期二！他轻拍键盘，凝视着屏幕，狂喜起来，是的！最终面对我，康威解释说，他属于一群人，他们尽快计算出任何日期（过去或现在）的星期几。康威笑着告诉我，他是世界上最快的星期几计算器之一。

最近，当我读到《纽约时报》向康威致敬时，我再次遇到了这种相遇。去年，康威因19岁时被康纳德19击倒而向康威致敬。《泰晤士报》专注于生命游戏的持久影响，该游戏是由康威已有半个多世纪的历史了。 《科学美国人》传奇的数学专栏作家马丁·加德纳（Martin Gardner）在收到康威（Conway）的来信后，于1970年向世界介绍了“人生游戏”（有时称为“人生”）。泰晤士报对人生的狂想使我重新思考旧的谜语。喜欢，自由会存在吗？

一些背景。细胞自动机是单元格的网格，其状态取决于预设规则确定的相邻单元格的状态。生命游戏是具有正方形细胞的二维细胞自动机，该细胞可以处于两种状态之一，即活着或死了（通常用黑色或白色表示）。 *给定单元格的状态取决于其八个直接邻居的状态。如果一个死细胞的三个邻居都活着，那么它就会活着；如果一个活细胞的两个或三个邻居还活着，那么一个活细胞就会活着。否则，细胞死亡或死亡。如此简单！*然而，当人们不断地将规则应用到计算机上时，理想情况下，它会产生无尽变化的模式，包括被准模拟的细胞簇，称为“长艇”，“滑翔机”，“宇宙飞船”和我最喜欢的“速度恶魔。”

就像著名的分形图标Mandelbrot一样，《生活的游戏》激发了混乱和复杂性领域的发展，它们是如此相似，以至于我将它们归纳为一个术语：混乱性。混沌学家认为，就像生活中奇特的数字动植物起源于简单的规则一样，许多现实世界中的事物也是如此。混沌计算机专家希望借助计算机模拟来发现规则或算法，以支持长期抵制传统科学分析的技术，从免疫系统和大脑到股票市场和整个文明。 （“大数据”运动已经重新唤起了混沌系统学的希望和炒作。）

当然，可以用不同的方式来解释生命游戏。它类似于数字化的罗夏（Rorschach）动画测试，学者们可以在该测试上证明自己的偏见。例如，哲学家丹尼尔·丹内特（Daniel Dennett）在评论《时代》中康威的发明时指出，生命的“高阶模式”是从“完全不神秘和可解释的...”过程中产生的。无灵敏场，无形态共振，无穷人生，没有二元论。”

起初，丹内特的评论使我很烦；生活只是给他借口，重申他对核心唯物主义的辩护。但丹尼特继续说，生命表明，确定性规则可以生成能够“采取行动”和“控制”的“复杂且适应性强的适当结构”。是的！我想，我自己的偏见正在发挥作用。丹尼特（Dennett）明确表示，确定性过程可以产生超越确定性的现象，例如具有自由意志的人。

然后，由于我不断努力理解量子力学，我想到了另一个想法。常规的细胞自动机，包括生命，严格来说是局部的，因为一个细胞中发生的事情取决于其邻近细胞中发生的事情。但是量子力学表明，自然界会以非局部的“怪异动作”来对待。遥远，看似脱节的事物可以“纠缠”在一起，以神秘的方式相互影响，就像通过幽灵般的超维蜘蛛网的细丝一样。

我想知道：细胞自动机能否合并非局部纠缠？如果是这样，这些细胞自动机是否可以提供比“生命游戏”更多的免费意愿支持？ Google给了我初步的答案。是的，研究人员创造了许多细胞自动机，其中融合了量子效应，包括非局域性。甚至还有生命游戏的量子版本。但是，可以预见的是，专家们对非局部细胞自动机是否支持自由意志持不同意见。

诺贝尔奖获得者杰拉德·霍夫（Gerard’t Hooft）是量子细胞自动机的一位著名探索者，他坚决排除了自由意志的可能性。 't Hooft在他的2015年专着《量子力学的细胞自动机解释》中指出，量子力学的某些令人讨厌的特征（尤其是当我们观察电子时无法精确指定电子的位置）可以通过将该理论重新配置为细胞来消除。自动机。 “ t Hooft”模型假设存在“隐性变量”，这些隐性显然是随机的量子行为的基础。他的模式将他带到了一个名为“超确定论”的职位，该职位消除了（据我所知；'霍夫特的论据对我来说并不容易理解）对自由意志的任何希望。我们的命运从大爆炸开始就固定下来了。

Mathematica和其他流行的数学程序的创建者斯蒂芬·沃尔夫拉姆（Stephen Wolfram）是细胞自动机的另一个权威，他提出自由意志是可能的。沃尔夫勒姆（Wolfram）在2002年的作品《一种新型的科学》中指出，细胞自动机可以解决许多科学和哲学难题，包括自由意志。他指出，许多细胞自动机，包括生命游戏，都表现出“计算不可约性”的性质。也就是说，您无法预先预测细胞自动机将要做什么，您只能观察并观察会发生什么。这种不可预测性与自由意志是相容的，所以沃尔夫拉姆建议。

生活的创造者约翰·康威（John Conway）也捍卫了自由意志。康威（Conway）和西蒙·科琴（Simon Kochen）在2009年发表的论文《坚强的自由意志定理》中指出，量子力学以及相对论为相信自由意志提供了依据。他们争论的核心是思想实验，物理学家在其中测量粒子的自旋。根据Conway和Kochen的说法，物理学家可以自由地以多种方式测量粒子，而这并不是宇宙先前状态所决定的。同样，物理学家测量的粒子自旋不是预先确定的。

他们的分析使Conway和Kochen得出结论，物理学家拥有自由意志-他们正在测量的粒子也具有自由意志。 “我们对基本粒子的自由意志的挑衅性归属是有意的，” Conway和Kochen写道，“因为我们的定理断言，如果实验者具有一定的自由度，那么粒子就具有完全相同的自由度。”将自由意志归于粒子的最后一部分首先让我投入了精力。听起来太胡了。然后我回想起杰出的科学家正在提倡泛灵论，即意识无处不在，而不仅仅是大脑。如果我们赋予电子意识，为什么不给予它们自由意志呢？

老实说，我对自由意志，赞成和反对的所有这些待遇都有疑问。他们在物理学和数学的狭义还原框架内研究自由意志，并将自由意志等同于随机性和不可预测性。我的选择，至少是重要的选择，不是随机的，而且至少对于了解我的人来说，它们都是可以预测的。

例如，在这里我再次主张免费。我这样做并不是因为大脑的物理过程迫使我这样做。我捍卫自由意志，因为自由意志的观念对我很重要，我希望它对其他人也很重要。我致力于出于哲学，道德甚至政治原因的自由意志。例如，我相信，人性的确定性观点使我们更有可能接受性别歧视，种族主义和军国主义。没有物理学模型，甚至没有最复杂的非局部细胞自动机，也无法捕捉到我相信自由意志的理性动机和情感动机，但这并不意味着这些动机缺乏因果关系。

就像它不能证明或反驳上帝的存在一样，科学永远不会果断地确认或否定自由意志。 实际上，'霍夫特可能是对的。 我可能只是速度恶魔般的3D模拟版本，从一个正方形到另一个正方形，我的思想和行为是由隐藏的，超确定性的规则所决定的，远远超出了我的理解范围。 但是我不能接受那种严峻的世界观。 没有自由意志，生活就缺乏意义和希望。 尤其是在黑暗时期，我对自由的信仰会安慰我，并使我不被致命的生命游戏欺负。 我在最近的两本书中迷恋自由意志和相关的谜语：注意：性，死亡和科学，以及身心问题：科学，主观性和 我们到底是谁。 *编者注：由于原始版本中的描述不正确，因此星号之间的段落已修改。