自由意志是否存在?神經科學家 Uri Maoz 設計實驗來闡明大腦如何——或是否——做出決策。
Uri Maoz 在攻讀博士學位期間,熱衷於進行人體研究。他當時專攻計算神經科學中的一個特定課題:大腦如何指令我們的手臂移動,以及我們的大腦皮質又如何感知這種運動。
接著,他的教授要求他為大學部學生講授一堂課。Maoz 原以為老闆會明確指示他該做什麼,或者至少提供一些 PowerPoint 投影片。但事實並非如此。Maoz 被賦予了完全的自由,可以教授任何與學生相關的內容。「我可以去講述人腦增強技術,」他說。「像是賽博格之類的。」
然而,這個坦承有趣且近乎科幻的主題,並非他腦中未經邀請就浮現的想法。他興奮地回憶道,他的想法是:「神經科學對自由意志這個問題有什麼說法!」
人類如何——或是否——做出決策(例如,關於在大學部課程中討論什麼),自他二十幾歲時讀到一篇文章後,就一直縈繞在他腦海中,那篇文章暗示……也許他們並未真正做出決策。這個問題可能會自然而然地引發其他疑問:他最初是否曾有選擇閱讀那篇文章的權利?他如何才能知道自己是否對生活中的決策負責,或者他只是擁有控制的幻覺?
「在那之後,就再也回不去了,」現任加州查普曼大學教授的 Maoz 說。他完成了關於人體運動的博士論文,但之後他將研究範圍向上延伸,探究慾望和信念如何轉化為行動——從舉起手臂,到選擇週五晚上要約誰出去吃晚餐。
如今,Maoz 在試圖(某種程度上,或許)回答神經鏈如何運作的努力中,扮演著核心角色。他的研究已經推翻並重新詮釋了經典的神經科學研究,並將自由意志問題的科學與哲學兩方面結合起來。但最重要的是,他成功地揭示了爭論中的新細節。
自由意志的概念似乎很直接,但它沒有一個普遍接受的定義。一種直觀的看法是,它是自主做出決定和有意識地採取行動的能力——也就是我們掌控自己的生活。但物理學家可能會問,宇宙是否是決定論的,遵循著預定的軌跡,以及在這樣的宇宙中,人類的選擇是否仍然可能發生。
Maoz 表示,那是他們的問題。神經科學家能做的是弄清楚人們在做決策時,大腦中發生了什麼。「這就是我們正在努力做的:理解我們的願望、慾望、信念如何轉化為行動,」他說。
到 Maoz 於 2008 年完成博士學位時,神經科學界對這個問題的研究已經進行了數十年。一項 1960 年代的基礎研究顯示,手部運動——一個人看似自主做出的動作——之前,大腦中會出現一種稱為「準備電位」的電信號。
在此基礎上,1980 年代一位名叫 Benjamin Libet 的神經科學家進行了最初引起 Maoz 對此主題興趣的實驗——這個實驗直到最近,許多人都將其解釋為自由意志概念的喪鐘。
我們大腦中的電脈衝,只能在有限程度上闡明我們是否真正是自己命運的締造者。
「他只是讓人們坐著,然後隨時隨地,他們就會這樣做,」Maoz 說著,晃動著手腕。Libet 然後會問,當他們第一次有擺動手腕的衝動時,螢幕上的旋轉點在哪裡。他發現,準備電位不僅在他們移動手之前出現,而且在他們報告有移動的衝動之前出現——或者,根據 Libet 的解釋,在他們知道自己將要移動之前出現。
後續的研究證實了這一觀察,並顯示準備電位在參與者報告做出有意識的決定之前一到兩秒——甚至,根據 fMRI 的推測,可能長達 10 秒——出現。「這表明我們基本上是自動駕駛汽車裡的乘客,」Maoz 說。「無意識的生物機器負責所有駕駛,但我們的意識心坐在駕駛座上,並將功勞歸於自己。」
Maoz 最初以 Libet 實驗的變體來進行自己的研究。他與癲癇患者合作,這些患者已經因為臨床目的而植入了腦部電極,他能夠在患者抬起手之前預測他們會抬起哪隻手。
儘管如此,Libet 啟發的一些研究仍然讓他感到困擾。「所有這些結果都與完全隨機的決定有關。隨心所欲地舉起你的手,」他說。「為什麼?沒有理由。」這樣的決定與,比如說,選擇與伴侶分手,是截然不同的。試著告訴某人,他們在那件事上並非駕駛者。
他表示,該領域並未關注有意義的決定——那些真正決定人生方向的決定。
Maoz 開始邀請哲學家來指導他的方法。他們會挑戰他,讓他面對諸如意圖、慾望和衝動等事物之間的語義差異。神經科學家傾向於將這些概念混為一談,但哲學家卻將它們區分開來:慾望是一種不一定會導致行動的渴望;衝動帶有緊迫和強迫的意味;而意圖則涉及對計劃的承諾。(Maoz 已開始專注於意圖——包括最近對人工智慧的潛在意圖。)
2017 年,他組織了第一屆自由意志會議系列,吸引了許多對自主性感興趣的哲學家。「非常感謝你們的到來,」他回憶起在會議開幕時說道。「就好像你們別無選擇一樣。」有一天,團隊乘船出遊。當大家吃著蝦時,有人開玩笑說希望船不要沉,因為該領域的所有人都會喪命。
這個評論並沒有讓 Maoz 感到存在主義的恐懼。相反,他認為既然整個領域的人都在那裡,為什麼不把他們都召集起來寫一份研究經費申請呢?「他只是思考下一步應該是什麼,並且非常擅長讓事情發生,」特拉維夫大學神經科學家、Maoz 的長期合作者 Liad Mudrik 說。
查普曼大學的同事 Aaron Schurger 表示,這種能力在科學家中非常罕見,他與 Maoz 共同指導了「意識、意圖和決策理解實驗室」(LUCID,恰如其名)。「我真的認為 Uri 現在處於這個領域的交匯點,因為他非常非常擅長將人們聚集在這些宏大的想法周圍。」
Maoz 最近在持續佔據他工作時間的宏大想法之一上取得了進展:瑣碎和重大的決策在大腦中是如何不同地發揮作用的。在與 Mudrik 的合作中,他們解析了「選擇」和「挑選」之間的 neural 差異——他們用這些術語來指代隨機決策和那些改變人生、觸動情感的決策。
準備電位?他們的測量並沒有在選擇之前記錄到它。2019 年,Maoz 和團隊發表了一篇論文,測量了人們在按下按鍵選擇兩個非營利組織之一捐贈 1,000 美元時的大腦電活動——這是真實的、實際的美元。然後,研究人員將這些活動與同一組人在隨機按下按鍵,將 500 美元分別捐贈給兩個非營利組織時的活動進行了比較。團隊在隨機決策中看到了準備電位,但在 1,000 美元的決策中沒有。
他們得出結論,Libet 的結果並不適用於重要的事情,這意味著準備電位可能並非大腦在你意識到之前就做出選擇的跡象。「如果 Libet 當初選擇關注深思熟慮的決定,那麼關於神經科學證明自由意志是一種幻覺的整個爭論,或許就可以避免了,」Mudrik 說。
Maoz 的研究激勵了其他人重新詮釋 Libet 的工作。這「極大地豐富了我的思考過程,」心理學家 Bianca Ivanof 說,她的博士論文嚴格審查了 Libet 的方法。結果發現,準備電位的識別時間取決於旋轉點設置的設計方式,這使得比較和解釋結果的能力變得複雜。
Maoz 也繼續收集有關該主題的數據。例如,去年,他使用腦電圖 (EEG) 測量人們準備按下鍵盤空格鍵時的大腦電信號。在隨機時刻,他會用一個可聽見的音調打斷他們的準備,並詢問他們的意圖。他沒有發現準備電位與他們是否計劃按下按鍵之間存在任何關聯——這證明了該電位並不代表有意識或無意識計劃的積累。然而,當人們表示他們正準備移動時,團隊確實在大腦的不同區域看到了一個信號。
那麼……這就是自由意志嗎?Maoz 恐怕不得不說,嗯,不完全是。我們大腦中的電脈衝,只能在有限程度上闡明我們是否真正是自己命運的締造者。也許神經元中令人困惑的數據其實才是重點。「我不認為這是一個是或否的問題,」Maoz 說。也許我們較不重要的選擇並非有意識地做出,但重大的選擇是;也許我們有意識的力量去改變一個預定的行動,但前提是我們的大腦處於特定的狀態。
Maoz 表示,神經科學家很可能無法單獨弄清楚自由意志是否存在。但是,他們可以解析語義上不同的決策力量——慾望、衝動、意圖、願望、信念——如何在我們的大腦中體現並轉化為行動。「這是我們正在取得進展的事情,」他說,「我認為這將有助於我們理解我們確實控制著什麼。」或許也能幫助我們與我們無法控制的事情和解。
Sarah Scoles 是一位自由科學記者和作家,居住在科羅拉多州南部。
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