《三体》中与自由意志有关的部分大概是思想钢印的故事，这个故事出现在第二部《黑暗森林》中。地球人为了对抗三体人的智子对人类的偷窥，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。其中，第三位面壁者比尔·希恩斯，英国物理学家，他和妻子山杉惠子一起发现了人类大脑的思维和记忆活动是由量子过程完成的——这确实是现代一部分物理学家和神经科学家的观点。

希恩斯的秘密计划是挽救人类的逃亡主义，为了达到这个目的，他们发明了思想钢印机器，被思想钢印机器打了思想钢印的人，思维方式就被控制了，例如，对人类未来充满乐观主义。思想钢印之所以可以被发明，是和希恩斯等人发现人类做出决定的机制有关的——这里就涉及人类的意志了。这个机制就是：

“不谈技术细节了，简单说吧，在大脑神经元网络中，我们发现了思维做出判断的机制，并且能够对其产生决定性的影响。把人类思维做出判断的过程与计算机作一个类比：从外界输人数据，计算，最后给出结果。我们现在可以把计算过程省略，直接给出结果。当某个信息进入大脑时，通过对神经元网络的某一部分施加影响，我们可以使大脑不经思维就做出判断，相信这个信息为真。”

在所有人都相信希恩斯为自愿者打上胜利意志的烙印时，其实希恩斯偷偷打上了失败意志，但当时没有人能够发现，因为被打上钢印的人同时进入了一个秘密群体，类似宗教的群体。

思想钢印的存在，说明控制人类的思维是可能的，这和自由意志是矛盾的。也许，整个宇宙的历史和我们的环境本身就是思想钢印，我们的意志是被完全操控的。我们问，这是真的吗？自由意志存在与否，是被争论了上千年的问题，参与争论的人主要是有信仰的人和哲学家。直到最近二十年，科学家才开始进入争论。这和认知科学以及物理学的发展有关。

那么，我们拥有自由意志吗？或者，我们本来就是被操控的木偶？

自由意志，由两个词组成，自由，意志。在英语中，它们分别是，free，will。

我们先分别分析一下这两个词的含义。

先说自由。自由，free，无约束。在物理学中，就是与过去无关，没有原因。在相对论中，每一个事件都有一个过去光锥，凡处于过去光锥中的事件原则上都可能与这件事本身存在因果关系。无约束，则是彻底的，任何处于过去光锥中的事件与该事件无因果关系。在数学上我们可以说，这个事件不是光锥中所有事件的函数。

当然，相对论的因果关系虽然是现代物理学中的普遍假设，并没有严格的证明，但我们现在还没有发现反例。我们可以扩张自由的定义：某时空点上将要发生的事件与过去无关，不是过去所有事件的函数。

再谈意志。意志，will。这个词，中文解释是，决定达到某种目的而产生的心理状态。我们现在谈的是个人的意志，不涉及群体。Will这个词的英文解释是，某个故意行动的原因，这是哲学上的定义，与中文类似。在心理学中，与will相似的一个词是volition，定义是决定做一件事的认知过程。

叔本华和尼采说的意志是一种更独立的概念。在他们那里，可以看成是一种绝对的独立性和顽强性。但是叔本华的意志不是个人的意志，我们不再涉及。

将自由意志放在一起，就是决定做一件事的认知过程本身不是过去所有事件的函数。换句话说，意志是独立的，它是自身的原因。自由意志与随机又有不同，随机本身虽然没有约束，但我们不能说它是自身的原因。另外，自由意志决定的事情看上去有理性，而随机则不然。

举一个例子，假如你有自由意志，那么你可能决定今天晚上去听音乐会，或者和某朋友散步。万一你做出的事情是以下的：和一堵墙对话一分钟，然后咬自己的舌头，然后又觉得疼，然后没事将枕头塞进马桶…… 这不是自由意志的体现。

在物理过程中，典型的随机过程是布朗运动，液体中悬浮的花粉在无数看不见的分子撞击下做无规行走，这明显不是花粉的自由意志。其实，仔细分析，布朗运动的无规行走看上去无规，假如你知道了所有分子的行为，你还是原则上能够解释的。所以，随机有时也是不自由。

在西方，自由意志是否存在是一个争论了近两千年的问题。从圣经看，上帝虽然创造了人，但他给予人自由，后来夏娃和亚当就是出于自由受到恶魔的引诱吃了智慧树上的果子。弥尔顿写的《失乐园》中详细描写了天使的背叛，也就是，上帝虽然全知全能，但他也赋予了天使做出自己决定的自由，这就导致了神学哲学中的魔鬼难题：既然上帝创造了魔鬼，魔鬼是恶的，为什么上帝要创造？为什么最后还要惩罚魔鬼？这是自由意志问题的另一个表述：如果上帝给予魔鬼和人以自由意志，为什么不让自由意志的使用为好目的服务？这和上帝的全能是否矛盾？

在基督教中，托马斯阿奎那（13世纪），他认为自由意志是存在的。15世纪到16世纪的马丁路德是决定论者，也就是说他不相信自由意志是存在的。这和圣经有矛盾，圣经中，上帝虽然创造了人同时全知全能，但赋予了人自由意志，所以人要为自己的行为负责。

基督教或更广义地说旧约中上帝的法律类似自然界中万事万物遵循的规律，一旦制定，就要执行，这也是西方最早的科学（古希腊之外）的起源之一，law在基督教中和科学中是同一个单词。所以，全知全能的上帝在科学中的对应物就是决定论。那么，决定论就引起了道德责任问题：如果人没有自由意志，人的“意志”或决定以及导致的行为是“冥冥”中早已注定的，那么人还要为其行为负责吗？必须惩罚杀人者吗？这里“冥冥”包括与这个人有关系的所有历史，以及影响他的环境。

决定论与自由意志的关系，西方的各种观点可以分为两类：不相容论，相容论。这两类观点起源甚早，一直延续到今天。

不相容论认为，世界是决定论的，自由意志与决定论矛盾，所以自由意志不存在。强不相容论者认为，人的一切行为都是预先注定的，所以人最终不应该为自己的行为负责。（这个派系里有著名的哲学家约翰洛克，当代哲学家Galen Strawson。他们都认为其实决定论和非决定论都与自由意志无关。很奇怪，洛克对自由意志的看法与他的政治哲学矛盾，他相信人对自己的生命、自由和财产有处置权。）

相容论认为，决定论与自由意志不矛盾。相容论的代表人物是托马斯·霍布斯，和洛克一样，也是英国人。这有些像笛卡尔的二元论，他认为，人的自由意识不受约束，但物质是遵循决定论的。后面我们会看到，相容论是与量子力学矛盾的。

是不是相容论者是错的，而不相容论者反而是对的呢？就是说，人没有自由意志，因为世界是决定论的？量子力学告诉我们，世界在严格的意义上是非决定论的，所以，不相容论者也是错的。

争来争去，原来哲学家都错了？那么，自由意志到底存在还是不存在？假如你是正常人，你的行为到底是预先注定的，所以你杀人你没有责任？还是，在决定杀人的时候，你的决定是自身的原因，外界以及你的遭遇虽然也起了作用，但你的决定不是你的历史和环境完全决定的函数？所以，你是有罪的？

在心理学界，行为主义心理学认为人的一切行为都是刺激和反应的结果，否定了自由意志。人本主义则认为人有自我实现的倾向，相信人对其生活中发生的事情起主要作用，这是承认了自由意志。但心理学家用实验介入自由意志问题时间也不长，心理学家Benjamin Libet在八十年代做了一些认知实验，发现人在感知决定和行动之前，已经有潜在的大脑活动，也就说，决定的作出应该没有被直接感知。这导致心理学界对自由意志问题的讨论。一方认为，未被感知的决定其实就是决定论的，不是人的自由选择，另一方认为未被感知的大脑过程和被感知的过程不应该被划分为完全不同的性质，未被感知的过程，例如发生在右半脑的过程，未必不是人的自由选择。

物理学的严肃介入，就我所知，最著名的工作是2006年两位普林斯顿的著名数学家John Conway和Simon Kochen关于“自由意志定理”的证明。这篇论文发表在物理学刊物《Fundations of Physics》。我必须坦承，今年一位网友将这篇论文告诉我，我在阅读这篇论文以及听了Conway的公开课后，从一位潜在的非自由意志论者转变成公开的自由意志论者。在这篇论文之前和之后，物理学涉及自由意志的论文，就我所知，不会超过两位数。

我们先陈述Conway和Kochen定理（以下简称CK定理），在下一篇长微博中再讨论这个定理的证明：两位实验家测量两个光子的自旋，如果两个光子是纠缠的，如果实验家有自由决定选择测量的方向（自旋的方向），那么测量的结果不是过去历史的函数。也就是说，如果人有自由意志，那么光子给出的实验结果也是自由的——不依赖过去的历史。

这个定理的可以进一步简化：在一个单独的实验中，如果实验人有选择的自由，那么粒子呈现的结果也是自由的，不是过去历史（包括整个宇宙）所决定的。

CK由此得出两个结论，推翻了两个著名哲学观点。第一个是笛卡尔的二元论，笛卡尔认为，人的意识是自由的，但物质是决定论的。很明显，笛卡尔的二元论与CK定理直接矛盾。也因此，自由意志的相容论者是错的。

第二个不是那么明显的推论是，我们现在观测的事件，不可能由宇宙过去的任何某个时刻的“初始条件”决定，一个更加极端的说法就是，我们观测的事件，不可能由宇宙最初一刻的初始条件决定。这就否定了拉普拉斯的决定论，他认为只要你有足够能力收集到宇宙所有运动状态数据，你就可以预言宇宙的未来，包括所有细节。同样，莱布尼兹的充足理由律也受到威胁，他的充足理由律说，任何事件的发生都是有原因的。

这两个推论足以让物理学家感到震惊。虽然我们早就知道量子力学在微观上是非决定论的，但我们没有精确的陈述。自由意志定理是一个精确的陈述，虽然不能证明自由意志是存在的，但告诉我们这个世界是不可思议的。

请在做事之前三思而行，你是有责任的。另外，请相信你自己，你可以改变自己的命运。