自由意志和超越纯粹物质的现实的挑战

出现。这个词用来解释复杂的现象，其中整个系统的行为不能用部分的行为来解释。最近，涌现一直在帮助解释意识和自由意志。

还原论是科学的经典焦点。如果你解释了系统部分的行为，那么你就解释了整个系统。学校越小，你学到的科学就越基础。随着科学把界限推得越来越小，我们走上了一条奇怪的简化之路。多年来，在元素周期表中排列整齐的有限数量的原子被解释为只有三个“基本”粒子——电子、质子和中子。直到现在，我们才意识到情况要复杂一些。我们的世界观已经被高能粒子加速器中大量新的“基本”粒子的发现所改变。三个“基本”粒子由6个夸克(上、下、上、下、奇、粲)、4个力粒子(胶子、光子、z -玻色子、w -玻色子)、6个轻子(电子、介子、τ和它们对应的中微子)、希格斯玻色子和任何我们需要用来解释引力的东西组成:人们期待已久的“万有理论”!

但是，如果我们知道了所有事物组成部分的“基本”定律，我们就真的了解了一切吗?

让我们举一个显然很简单的例子——泡沫。泡沫是气泡的集合，气泡之间有液体。在最基本的层面上，泡沫中的每个分子都处于流体状态——自由移动，没有固定的位置。然而，如果你问整个泡沫是作为固体(保持其形状)还是液体(采取其容器的形状)-答案是两者都是-取决于外部条件。最终，你无法回答“泡沫是固体还是液体?”只能从最小块的状态信息中获取。你需要更大规模泡沫的信息。这是涌现的核心，需要超越还原论的科学。它也是诺贝尔物理学家菲尔·安德森相对著名的文章《更多是不同的》的来源。在物理学中，我们发现把很多东西放在一起的产物并不总是相同的东西，实际上可能会产生非常不同的物理。

这和意识有什么关系?我们几乎可以同意神经元是没有意识的——至少其中的分子是没有意识的——但我们通常同意人是有意识的。这基本上是相同的问题，泡沫是固体时，它的部分不是!对于泡沫，我们知道固体的特性是从哪里来的——气泡会互相妨碍。但仍有一些主要的细节需要解决——这就是为什么我有一份工作!就意识而言，我们可能离理解大脑尺度上使意识成为可能的规则更远了——但我们知道它很可能是一种涌现的特性。

现在，有趣的是涌现的特性通常不依赖于组成系统的特定物质。相反，涌现属性依赖于部件之间关系的其他方面。因此，泡沫、沙子、泥浆、浆糊等等都有类似的涌现特性——即使最小的部分根本不同。泡沫是由所有流体元素构成的，沙子是固体元素，泥浆在基本极限上既是固体又是流体。这表明意识绝对不局限于神经元。并不是神经元让我们意识到自己，而是它们连接和相互作用的方式。假设我们有另一个具有类似连接和相互作用的系统，即使它是由非常不同的材料组成的，那么它也可以意识到自己。最明显要考虑的对象是我们制造的计算机。有趣的是，它们的连接方式与我们大脑的连接方式截然不同，所以制造一台有意识的计算机需要非常不同的东西!

那么自由意志呢?做出选择的能力?自由意志还有其他挑战。涌现属性的一个关键特征是，它们代表了在不同“尺度”上描述物理的新定律，但它们总是以一种不违反其他小尺度物理“基本”定律的方式出现。如果我回到泡沫的例子，为了保持它的形状和像固体一样的行为，它不需要气泡或液体壁上的任何单个分子不是气体或液体粒子。整个泡沫的形状可以保持，而其中的所有分子都可以自由移动。同样，一个系统要“有意识”，即系统“意识到自己”是一个个体，不需要单个部分的任何特定行为——它们仍然可以做自己的事情。

从涌现的角度来看，自由意志更难理解。自由意志的核心是，一组定义明确的粒子以一种代表两种结果之间的“真正选择”的方式影响其未来状态的能力，而不是任何“决策过程”的结果，即“物理定律”的结果。这就是问题所在——所有对物理现实的描述——无论是简化论的、关注最小物体的，还是紧急的、关注系统行为的——从定义上讲，都是包括一组规则的描述，通过这些规则，系统的不同状态被连接起来。在某些情况下，规则是概率性的，但仍然有一个规则说，状态a的系统可以改变为状态B, C, D等的系统，以及什么条件导致任何特定的变化，在规则是概率性的情况下，这种变化的概率。人们当然可以想象，这一套适用于个人的规则可能与描述构成系统的粒子的基本定律截然不同——并且以这样一种方式设计，即基本定律永远不会被系统层面的变化所违反。

在最严格的形式下，自由意志涉及一种根本不同的看待系统如何变化的方式。从概念上讲，某些实体在评估某些行为时，有能力独立决定下一步选择哪种状态，这使得自由意志有所不同。实体可能仍然有一组有限的选择——我不能任意选择把铅变成金子或飞——但在这组选择中，没有固定的规则来管理选择。正是这种规则的缺失使得自由意志从根本上是非物质的。似乎适用的一个规则是，这些选择不会导致构成我的部分或环境违反物理规则。正是这种“连接”规则的缺失，使得自由意志从根本上不同于涌现属性。

现在，我完全认识到，我对自由意志定义的核心是“非规则”特征——人们可以想象对自由意志的不同定义。但是，从“对自己的选择负责”的基本观点来看，我看不出一个人如何给自由意志下一个定义，既保留了我的任何责任感，又有一套规则使自由意志成为物质世界的属性。对我来说，正是这种对自由意志的挑战有力地支持了这样一个结论:如果自由意志是现实的一部分，那么现实就超越了纯粹的物理。

生命的概率:生命——生命在这个星球上出现的概率是多少?标准的论点是生命的机会是极其罕见的。为什么?进化是基于随机过程的——分子必须恰到好处地聚集在一起形成DNA，形成蛋白质必须恰到好处，蛋白质必须幸运地在它们周围形成膜，等等。在每个阶段，概率都非常低，把所有这些事件放在一起-它应该永远不会真正发生!这个论点有一个基本的问题——地球不是一个处于平衡状态的系统，这并不是提出这个问题的正确观点。什么是正确的观点?

为了获得正确的观点，我们可以先观察一下煎锅中薄层油中流体分子的行为。当油在煎锅中停留时，分子进行随机运动。人们永远不会期望石油形成连贯的“对流”卷。这是一些油以一个圆形的方式向上和向下流动，当从上面看时形成一个规则的图案-通常是条纹或六边形。从随机运动中形成这种规则模式的几率显然基本上为零。

但是，从下面均匀地加热锅，事情就变了。在临界温差下，油将以有组织的模式形成对流卷，概率为1 !这是因为相关的物理定律不是描述单个油分子的定律，而是描述整个系统的物理定律——紧急行为。

这对生命意味着什么?好吧，一锅油很简单，我们既知道单个分子的定律，也知道整个系统的定律——所以我们可以预测从下面加热产生对流滚动的范围。对于地球来说，事情已经足够复杂，我们几乎不了解部分的规律——更不用说整个系统了!但是，实验清楚地表明，无论定律是什么，参数都在孕育生命的范围内——而且是智慧生命!因此，有一个范围的参数是非常合理的宣布获得生命的概率是一个。真正的问题是，参数范围有多宽?这个参数范围在宇宙中有多普遍?

我们不断发现越来越多与地球条件相似的行星——因此，我们意识到，其他地方存在生命的可能性非常高。但是，我们与石油的类比还有另一个特点。我们知道，在经历从一种状态到另一种状态的变化(没有对流到对流，没有生命到生命)的系统中，变化的发生有一个明确的时间周期——它不是瞬时的。所以，就像我们知道生命发生的一组条件一样，我们知道到达智慧生命所需要的艰难时间。这有力地表明，其他生命还没有造访过地球——所以我们都在以大致相同的速度进化!