在日常生活中，我们都有这样的体验：对于许多事情，在我们各自私密的意识感受层面上，我们可以理性地选择做一件事或者理性地选择不做一件事；并且在意识感受层面上的这种决定对于我们相应的行动或者是不行动在因果上起着不可或缺的作用。举例来说，一个马拉松运动员在身体极度疲劳的情况下，可以在意识感受层面上选择继续以一定的速度跑下去；一个官员在面对一个被抓住机率极小的贪腐机会时，可以在意识感受层面上选择不贪腐。如果没有在意识感受层面上选择的坚持，运动员的速度就会慢下来甚至停下来；如果没有意识感受层面上选择的坚守，官员就会接受贪腐。这两种极端的例子似乎特别能体现自由意志对相应行为的因果作用，我们通俗地称之为“特别考验人的意志品质”的时候。总之，理性的人具有对相应行为产生不可或缺的因果作用的自由意志，这是一个常识的信念(common sense belief)。
在过去的30多年间，来自神经科学方面以及社会心理学方面的一些科学实验的结果似乎表明，我们通常认为的在意识感受层面上的自由意志选择，实际上是由特定的大脑活动或者特定的无意识心理活动所完成的。一些神经科学方面以及社会心理学方面的专家甚至极端地认为，这些科学实验已经证明自由意志只是我们的错觉(illusion)，实际上它是根本不存在的。①2014年牛津大学出版社和麻省理工学院出版社不约而同地出版了有关这方面的哲学专著，在其中哲学家A.迈勒(Alfred Mele)和M.巴拉古尔(Mark Balaguer)各自独立地论证了为什么迄今为止所有的科学实验都不能否定(disprove)自由意志的存在。(cf.Mele，2014；Balaguer，2014)②
本文由两部分构成：前三节分别介绍和讨论为什么迈勒和巴拉古尔认为B.李伯特(Benjamin Libet)的经典的神经科学实验结果以及来自社会心理学的实验结果和最新的一波神经科学实验结果都不能证明自由意志是不存在的；在此基础上，在第四节中我构造了一个哲学上的思想实验，并以此来论证为什么严格来说科学永远都不能证明意识感受层面上的自由意志是不存在的。
一、为什么李伯特的经典的神经科学实验不能否定自由意志?
神经生物学家李伯特在20世纪80年代早期做的有关自由意志的经典实验，被那些断言自由意志只是我们的错觉的科学家们作为证据引用得最多。经常有人声称李伯特证明了我们所有的决定都是被我们无意识地作出的，所以我们从未用我们的自由意志决定过任何事。
李伯特的工作主要包含以下三个部分(Libet，1985：529-566；2004)。
(1)实验设置。参加实验者被要求当他们感到想弯曲的时候就弯曲一下手腕，同时他们需要关注时钟，记住他们有意识地感觉到自己想要弯曲手腕的意向(intention)或者欲望(urge)的准确时间。实验用的时钟是特制的，被称为李伯特时钟。为了测得精确，李伯特时钟转得非常快，黑点或是时针每2.5秒在钟面上转一圈，实验者必须记住他们有意识地发出弯曲手腕的指令时，黑点或是时针究竟在哪儿。实验者的头颅上戴有测量脑电图(electroencephalogram，EEG)的仪器设备，通过测量大脑中的电流分布来测量大脑的哪个部分最活跃。实验者的手臂上也戴着测量手腕弯曲时的肌肉运动的仪器设备，在肌肉运动开始的时候，仪器能测到一阵急剧的肌肉活动，这被称为“肌肉爆发”(muscle burst)。
(2)实验结果。在李伯特的实验之前，就有其他实验运用EEG测到，在实验者进行意向性运动(intentional movement)之前，大脑的活动就会逐步增强。这些大脑活动发生在大脑前端通常准备身体行动的部分。这种意向性运动之前逐渐增加的大脑活动被称为“准备就绪潜能”(readiness potential)，简称为“RP”。
尽管李伯特反复提醒他的实验参与者们要让想弯曲手腕的欲望随性(spontaneous)地发生而不要事先计划这件事的发生，但是他发现他得到的EEG结果和上述的RP很相像：大脑活动在肌肉开始运动(即肌肉爆发)之前约550毫秒(millisecond)时发生，这里1毫秒等于千分之一秒，也就是说，在肌肉爆发之前约半秒多一点的时候，大脑的活动就开始了。
另一方面，实验参与者有意识地感受到他们想弯曲手腕的意向、欲望或者说决定的时间平均下来大约发生在肌肉爆发的200毫秒之前。换句话说，在肌肉爆发之前约五分之一秒的时候，实验参与者才有意识地感受到他们决定弯曲手腕的“自由意志”。
(3)对实验结果的解读。李伯特认为，上述实验结果表明，弯曲手腕的决定是在手腕肌肉爆发之前约半秒的时候由大脑无意识感受地作出的。这发生在实验参与者有意识感受到他们(大脑的)决定的约三分之一秒之前。李伯特认为，为了自由意志能被包含在身体行动的产生过程中，产生身体行动的决定需要被有意识感受地作出。由此李伯特得出结论：自由意志在这里不起任何作用，并且这里的发现还可以被普遍化，即对于我们身体的所有行动，自由意志都不起任何作用。
下面是迈勒对李伯特经典实验及其结论的几点关键性的质疑和反驳。
(1)为什么我们一定要认为EEG显示的大脑前端部分活动的兴起(rise)就意味着一个决定的产生呢?为什么不是约300毫秒之后当实验参与者在意识感受中感觉到相应的意向、欲望时，决定才真正的发生呢?也许在肌肉爆发前500毫秒所发生的大脑活动的兴起只是一个过程(process)，这个过程也许会、也许不会在稍后导向(lead to)一个决定的产生。(Mele，2014：12-13)
(2)退一步说，即使李伯特在这个弯曲手腕的实验中的结论是对的，即在这种简单情形中，决定是由大脑无意识地产生的，李伯特想把这种简单情形普遍化推广到所有情形在哲学上也是没有根据和保证的。在这种简单的情形中，李伯特反复要求实验参与者不要事先计划，随性而动就好。而在实际生活中，在一个复杂情形中的行动之前，我们需要有意识地反复比较斟酌各种利弊之后，才会形成一个最终的决定，这样的决定很有可能就是有意识地形成的。(Ibid)
(3)发生在手腕肌肉爆发前约550毫秒的大脑前端活动的兴起很有可能只是对真正的意向决定的一种生理上的铺垫和准备，而不是真正的意向决定本身。这一点是有实验结果支持的：实验表明，当人们在听到指定的口令后以尽可能快的反应实施特定的行为时，从口令发出到相应的肌肉爆发平均只需要230毫秒，根本不需要李伯特实验中的550毫秒。(Haggard and Magno，1999)这方面最典型的案例来自短跑运动员的起跑速度，统计表明，从发令枪响起到起动开始，一般都在0.1秒到0.3秒之间(即100毫秒到300毫秒之间)，根本不需要550毫秒。因此李伯特实验中距离手腕肌肉爆发550毫秒的大脑活动的兴起，应该不是意向决定本身，却更像是导向真正意向决定的一种生理准备过程。而实验参与者有意识地感受到相应的意向和欲望的时刻距离手腕肌肉爆发正好是200毫秒，所以这更像是真正的意向决定。(Mele，2014：19-23)
我自己对李伯特经典实验的反对意见是：李伯特的实验不能否定实验参与者意识感受中的意向和欲望在导致手腕肌肉运动的过程中起着不可或缺的因果作用；李伯特的实验也不能否定上述意识感受中的意向和欲望是导致相应肌肉运动的意向决定的不可或缺的一部分。因此，李伯特的实验不能否定自由意志的存在。
二、为什么来自社会心理学的科学实验不能否定自由意志?
对于用社会心理学方面的实验结果来否定自由意志存在的尝试，迈勒把它们归纳总结为两类论证：一类是有关下意识自动行为的论证，另一类是有关险恶环境的论证。下面我们分别介绍这两类论证所依赖的社会心理学实验证据，然后分析为什么这些实验证据不足以支持这些论证的结论。
第一，下意识自动行为论证：
(1)人类的有些行为甚至不是部分地由有意识的意向所引起的。
(2)人类的所有行为基本上都是由相同的方式所引起的。
(3)因此没有人类行为甚至是部分地由有意识的意向所引起的。
(4)人类没有自由意志，除非他们有意识的意向至少有时是引起相应行为的原因。
(5)因此人类没有自由意志。(Ibid.，49-50)
这个论证中的第1步是有充分的心理学实验结果支持的。例如，实验参与者将手平放在一个仪器上，这个仪器能测到手的非常细致的动作和变化。当被要求在脑子里想距离最近的街道时，实验参与者有时会完全下意识地自动地将自己的手移向最近的街道的方向。让实验参与者首先将某件东西藏在旁边的办公室里，然后要求他在脑子里想那件东西，实验参与者有时会完全无意识地自动地将自己的手移到那件东西所在的方向。(Mele，2014：41-42)
另一个例子是，人们会无意识地自动受到一些太弱或快到难以察觉的信息(subliminal message)的影响。如果在电影的胶卷中间裁剪加入一张爆米花的照片，因为太快和太弱，人们是无法有意识地感觉到这里面有一张爆米花的照片闪过的，但是电影院里起身去买爆米花的观众却会不知不觉地增加。(Balaguer，2014：28-29)
虽然上述论证的第1步是对的，但是第2步却是不成立的，在日常生活中，我们的许多行为是由我们有意识的意向所引起的。为什么社会心理学家会违背基本常识将他们在心理学实验中观察到的现象彻底普遍化?这确实非常令人困惑。迈勒甚至引用了心理学方面的实验来证明我们有意识的意向确实可以对我们的行为产生因果影响：在这个实验中，妇女被指导要每月坚持做乳房的自我检查。将参加实验的妇女分为两组，A组在做完当月的自我检查后，被要求将下月的自我检查的具体时间和地点都确定下来，然后在实验结束前将时间和地点写在一张纸上交上去；而B组却没有被要求这么做。结果发现A组的妇女在下一个月全部做了乳房自我检查，并且除了一个人，其他人都按照纸条上写好的时间和地点做了检查；而B组却只有53％的人在下个月做了自我检查。因此像把具体时间、地点确定并写下来这种有意识的意向确实会对行为产生因果影响。(Mele，2014：45)
由此我们可以看出，下意识自动行为论证的第2步是没有道理的，导致从第3步到最后的结论都是不成立的。
第二，险恶环境论证：
(1)人们的行为是完全地由他们所处的环境以及环境对自动行为生成过程的影响所驱动的。
(2)如果前提1是真的，那么没有人有自由意志。
(3)因此没有人有自由意志。
作为对论证中第1步的支持，心理学家构造了以下这样的实验：在斯坦福的心理学大楼里，他们建造了一个逼真的模拟监狱。一群志愿者分别扮演犯人和监狱管理员。监狱的环境被设计得非常险恶：吃、住、卫生条件、作息制度、惩罚制度等等都极其恶劣，监狱管理人员以各种方式甚至用模拟到逼真的刑具在肉体和心理上虐待犯人。这样维持一段时间后，犯人和监管人员都逐渐出现不可控制的心理崩溃行为。(Haney et.al.，1973)
实际上类似上述社会心理学实验的情形在现实生活中以及真实的人类历史中也是比比皆是的。有许多人不幸在童年遭受各种形式的虐待，以致这些虐待在他们的一生中都会对他们的心理产生不可逆转的伤害和影响。但是这往往只是使他们在某些方面产生自由意志无法控制的心理扭曲，在其他方面他们往往还是有正常的自由意志的。
人类国家的某些历史阶段甚至人类历史的某些阶段(比如第二次世界大战)是如此的凶恶黑暗，这样的环境可以对整整一代人甚至几代人产生不可逆转的心理伤害。但是人性是多维和坚韧的，即使在某些方面他们因为伤害而失去自由意志，在其他方面他们仍然会有正常的自由意志。总之，上述险恶环境论证中对自由意志的普遍化和绝对化的否定是不成立的。
三、为什么新一波的神经科学实验不能否定自由意志?
李伯特的早期实验已是30多年以前做的了，随着这些年神经科学在技术上的发展，我们当然要问新一代的神经科学实验是否能完成李伯特实验想完成而又未能完成的任务。本节中我们将要介绍和讨论两个最近的神经科学实验，这两个实验在大众媒体上被宣传为对自由意志的存在具有毁灭性的挑战。
第一，建立在fMRI技术上的神经科学实验。
(1)实验设置。fMRI是指功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging)，这种技术通过测量大脑中血液流动的变化来决定在一个给定的时间段大脑中哪些部分最活跃。实验参与者被要求作许多简单的决定，然后科学家用fMRI测量他们作这些决定时大脑的活动情况。实验参与者在作简单决定时的选择是按下左右两个按钮中的一个。这种选择是完全随机的，没有任何奖励和惩罚或者其他任何东西与按下其中的任何一个按钮相关联。
(2)实验结果。科学家们发现，有两个大脑区域的活动，在实验参与者作有意识感受的决定之前，就与他们最终选左边按钮还是选右边按钮具有关联性。这种关联性具有60％的准确率，并且这两个大脑区域的脑神经活动信息在实验参与者作有意识感受的决定的10秒之前就可以产生。(Soon et.al.，2008；Haynes，2011)
(3)对实验结果的解读。大众科普媒体上的解读是，科学家们发现，在人们作出有意识的决定的10秒之前，大脑的特定活动式样就能预示人们最终将作出怎样的选择和决定。因此无意识的大脑活动决定我们究竟作怎样的选择，自由意志只是我们的错觉。(Mele，2014：26-27)
对于这个实验，迈勒认为这两个大脑区域活动所包含的信息很可能只是实验参与者对按下其中一个按钮的一种无意识的轻微的偏好(slight unconscious bias)，因为预测的准确率也不高，只有60％，投硬币预测也会有50％的准确率。(Ibid.，27-28)
但是巴拉古尔对这个实验却给出了一个独特而详细的回应和反驳，他的阐释主要包含以下三个要点：
(1)这个实验中涉及的两个大脑区域，具体来说一个是顶叶皮质(parietal cortex)，另一个是布洛得曼大脑皮层分区10(Brodmann area 10)。前者的功能是用来产生计划的，后者的功能是用来储存计划的，他们都不是用来作决定的。
(2)有一个心理学现象，你越是叫一个人(特别是实验参与者)不要做什么，对方一紧张，就越会下意识地去做那件事。在这个实验中，科学家要求实验参与者不要事先计划按左边或按右边的按钮，可是很可能有一部分实验参与者反而会下意识地去计划这件事。巴拉古尔估计有20％的实验参与者会这样去做。
(3)其余的80％的实验参与者会按照要求随机地按左边或者右边的按钮，这样统计上讲，他们最终按左边按钮与按右边按钮的机率是一样的。巴拉古尔认为，这也就解释了为什么这个实验的预测准确率只有60％。总之，这两个大脑区域的活动只与计划产生和计划储存有关，而与作决定无关，因此这个实验不能构成对自由意志存在的威胁。(Balaguer，2014：101-110)
第二，建立在深度电极(depth electrodes)技术上的神经科学实验。
(1)实验设置。虽然深度电极技术从20世纪50年代起就被使用了，但是目前这项技术已经变得更加精致和先进。电极被直接放在大脑表层上甚至有时被放在大脑表层下面一点的地方。因为深度电极是直接从大脑上获取脑电流信息，所以它得到的信息比EEG多得多，因为后者需要隔着厚厚的头颅骨去获取大脑中的电流信息。
研究人员运用深度电极技术设计了一个李伯特风格的实验。实验参与者被要求随性地按一个键，同时关注李伯特时钟，然后仍然要报告他们有意识地感受到决定去按这个键的意向或者欲望的时间，这个时间记为W。
(2)实验结果。研究人员能够用大脑中辅助运动区域(supplementary motor area)中的脑神经信息在W之前700毫秒的时候，预测实验参与者将报告的时间W，并且这种预测具有80％的准确率。(Fried et.al.，2011)
(3)对实验结果的解读。大脑的无意识活动已经决定了实验参与者将在什么时候按键，甚至在他们自己有意识地感受到要去按键的决定之前。(Mele，2014：30-32)
迈勒在对这个实验的回应过程中，考虑了这样一个思想实验：假定你按照自己的自由意志随性地选择做一个动作，例如，晃动你的手指。如果上述李伯特风格的神经科学实验发现，在你晃动手指这个动作的1秒钟前，大脑的某个区域会活跃起来。然后我们把大脑这个特定区域的活跃转化成一条信息展现在你面前的一个屏幕上：你将晃动你的手指。这样每次你随兴晃动手指前1秒钟，屏幕上会跳出一条信息：“你将晃动你的手指”。这种情形下，这个思想实验的构造者认为，你的反应只有三种：(a)你突然觉得丧失了自由意志而被眼前的这台机器所控制。(b)你觉得这台机器可能被什么超自然的力量所掌控了。(c)你可能会否定你的感官经验的真实性，认为眼前发生的只是梦境或幻觉。(Ramachandran，2004)
迈勒认为，这个思想实验的构造者忽略了你可能有的第四种反应，那就是，下次这条信息再在屏幕上跳出来时，你可以在意识感受层面上动用自己的自由意志，不再晃动自己的手指，这样这台机器的神奇也就终结了。(Mele，2014：34-38)我认为迈勒的这部分回应触及到一个关键因素：本节及本文所涉及的所有的神经科学实验都不能否定，实验参与者意识感受层面的意向和欲望在导致相应身体运动的过程中起着不可或缺的因果作用；这些实验也不能否定上述意识感受层面的意向和欲望是导致相应身体运动的意向决定的不可或缺的一部分。因此，这些神经科学实验不能否定自由意志的存在。
四、一个哲学思想实验：为什么科学永远不能否定自由意志?
到现在为止，我们所做的只是反驳一个个具体的科学实验，解释为什么它们都不能否定自由意志的存在。在这一节中，我们将探讨一个更进一步的问题：究竟怎样的科学实验和科学发现能够真正地否定自由意志的存在?
迈勒在其2009年的专著《有效力的意向：有意识的意志的力量》的结尾，尝试着对上述问题提出了两种可能的答案：
第一，如果未来科学发现，我们所有的思想和行为都是由另一个星系的高智能生物制造的什么神奇的机器所控制，那么这将证明我们确实没有自由意志。
第二，如果未来科学发现，我们通常认为的意向、信念、欲望以及与它们相对应的大脑的物理状态都与我们的任何行为没有任何关系，我们所有的行为都是由某些深藏的物理资源所完全决定的，这也将证明我们从来没有因为自由意志而行动过。(Mele，2009：158)
但是迈勒随即否定了这两种可能性的任何可信性：第一种可能性扯得太远了，至于第二种可能性，我们没有任何根据相信这样的科学发现未来会发生。我觉得我们应该在一些理性的合理的前提假设下来探讨上述的问题，这些前提假设包括：(1)我们没有被笛卡尔式的超能力恶魔或者超能力的外星人完全控制，否则我们整个世界包括所有的科学理论都可能只是我们的幻觉，那再探讨自由意志是否是我们的错觉还有什么意义?(2)我们在现象层面上有关自由意志的经验是真实可靠的，例如，我们在意识感受层面上的自由意志对某些行为具有不可或缺的因果作用。也就是说，我们在意识感受层面上自由地选择做或不做，对于某些行为的发生或是不发生，具有不可或缺的作用。当然，当这样的行为发生时，具体的因果机制(比如大脑在这个过程中究竟起了什么样的因果作用)我们以现象层面的经验是无法得知的，需要依赖脑神经科学等学科对大脑做深入的研究。
在上述这样的合理假设的前提下，科学的发现是指相关学科对大脑研究的实质性的深入的进展。下面是一个哲学的思想实验，用来论证不管对大脑的科学研究如何发展，科学永远无法在理论上严格证明自由意志只是我们的错觉。
关于“纯粹物理的科学实验无法在理论上严格证明自由意志不存在”的思想实验。
第一步，我们从回顾本文中讨论过的几个李伯特风格的神经科学实验开始。这些科学实验有一个相同点，那就是它们都通过各自的仪器和技术找到大脑中某个区域，然后发现这个区域的大脑活动发生在实验参与者有意识感受的欲望和决定之前，并且这种大脑活动能够导向或者以一定的准确率预测意识感受层面上选择的行为。然而在这些实验中，每次身体行为发生时，实验参与者都在意识感受层面上作出了“发力”的选择和决定。因此，严格地说，我们只能得出大脑活动与意识感受层面的“发力”选择联合起来在因果上导致了相关行为的产生；并且大脑活动与意识感受层面的决定联合起来才是导致相关行为产生的充分决定。也就是说，这些实验既不能否认在意识感受层面上的“发力”选择对行为的产生在因果上具有不可或缺的作用，也不能否认在意识感受层面上的决定对行为的产生在决定上具有不可或缺的作用。因此这些李伯特风格的实验无法在理论上严格证明自由意志不存在。
第二步，我们将第一步的讨论抽象化和普遍化，假设一个意识感受层面的自由意志选择和决定导致了一个身体行为A的产生。在这个过程中，大脑的物理状态的变化过程记为P(process)，其对应的意识感受层面的变化过程记为M(process)。心灵哲学中物理主义和反物理主义哲学家共同接受的观点是，在我们这个世界中，P(process)以自然法则的方式决定M(process)的产生。换句话说，在我们这个世界中，有P(process)存在就一定有M(process)随之而产生。
这样，严格地说，我们只能得出P(process)和意识感受层面的选择联合起来在因果上和决定上导致了行为A的产生。因此无论将来科学对大脑过程P(process)了解有多深，都无法否定意识感受层面的选择对行为A的产生在因果上和决定上起着不可或缺的作用。也就是说，科学的发展无法否认自由意志的存在。
第三步，也许有科学家会说，既然有P(process)就一定有M(process)，那么我们可以利用先进的技术只研究P(process)的一个相对简单的子过程P(process)*。如果我们证明P(process)*就可以独立地产生行为A，并且因为简单P(process)*不会产生相应的意识感受，这样是不是可以证明意识感受层面的选择对A的产生并没有在因果上和决定上起着不可或缺的作用?严格地说，这样也不行。P(process)*独自可以产生A，并不能推出它在P(process)这个复杂的环境中仍然可以产生A，因为复杂环境中的其他因素可能会阻碍P(process)*产生A，这时可能真的需要来自意识感受层面的因果干预来抵消这些阻碍。
第四步，在我们这个世界中，物理科学只能首先通过观察各种规则性，然后总结出规律和理论，随后才能将理论应用到相同的规则性上。但是大脑在我们的世界中是一类独特的实体，只有它才复杂到能产生意识感受。因此通过观察和研究物理世界所有其他地方的规则性也不会对我们面临的难题有什么帮助。
第五步，结论就是：在我们这个世界中，物理科学永远都不能严格地证明自由意志只是我们的错觉。
注释：
①这方面的代表性讨论有李伯特(Libet，2004)、伽扎尼伽(Gazzaniga，2011)、魏格纳(Wegner，2002)等人的著作。
②关于自由意志方面的进一步讨论，可见迈勒(Mele，2006；Mele，2009)与巴拉古尔(Balaguer，2010)等。
参考文献：
[1]Balaguer,M.,2010,Free Will as an Open Scientific Problem,MIT Press.
[2]Balaguer,M.,2014,Free Will,MIT Press.
[3]Fried,I.et al.,2011,"Internally Generated Preactivation of Single Neurons in Human Medial Frontal Cortex Predicts Volition",Neurons,vol.69,no.3,February.
[4]Gazzaniga,M.,2011,Who's in Charge? Free Will and Science of the Brain,Harper Collins.
[5]Haggard,P.,and E.Magno.,1999,"Localizing Awareness of Action with Transcranial Magnetic Stimulation",Experimental Brain Research,vol.127,no.1,July.
[6]Haynes,J.D.,2011,"Decoding and Predicting Intentions",Annals of the New York Academy of Sciences,vol.1224,no.1.
[7]Libet,B.,1985.,"Unconscious Cerebral Initiative and the Role of Conscious Will in Voluntary Action",Behavioral and Brain Science,vol.8,no.4,December.
[8]Libet,B.,2004,Mind Time,Harvard University Press.
[9]Mele,A.,2006,Free Will and Luck,Oxford University Press.
[10]Mele,A.,2009,Effective Intentions,Oxford University Press.
[11]Mele,A.,2014,Why Science Hasn't Disproved Free Will,Oxford University Press.
[12]Ramachandran,V.,2004,A Brief Tour of Human Consciousness,Pi Press.
[13]Soon,C.S.et al.,2008,"Unconscious Determinants of Free Decisions in the Human Brain",Nature Neuroscience,vol.11,no.5,May.
