物理学の観点から見ると、自由意志とは一体何でしょうか?

最近、コロンビア大学の物理学者ブライアン・グリーン氏が『Until the End of Time』という新しい本を出版した。副題「精神、物質、そして進化する宇宙の意味の探求」が示唆するように、彼はビッグバンから始まる時間の旅の中で物理的な意味を求め、すべてのものの出現と進化を何らかの根底にある決定論的思考に帰しています。この記事の著者はグリーン氏の新著の推薦文も書いているが、特に「自由意志」に関して、多くの見解に依然として同意していない。彼の見解では、物理学は自由意志を説明することはできず、また説明する必要もなく、自由意志は物理学を超越するものである。

フィリップ・ボール

董維源編纂

自由意志は物理学者にとって常に難しいパズルでした。物理学では、すべての出来事は決定論的な進化の法則に厳密に従わなければなりません。確率論を装った量子論や熱力学でさえ、その本質は完全に決定論的であり、自由意志の存在とはまったく相容れない。有名な理論物理学者ブライアン・グリーンは、最近出版された科学の一般向け書籍「Until the End of Time」の中で、「我々の選択が自由であるように見える理由は、我々がまだ自然の法則の深遠な偽装を見抜くことができず、我々の知覚が素粒子の物理的運動に真に触れることができないからだ」と述べています。グリーンの洞察は次のように解釈されるようだ。我々は単に同じ条件下でも異なる選択肢と結果があるように思えるが、実際には物理世界の実際の動作に介入する不思議な力は持っていない。

多くの物理学者は、自由意志は人間の行動のような「高次の出来事」について話すときに使う幻想的な概念であり、実際に何かが起こるのを防ぐことはできないというグリーンの見解に賛同している。決定権を持たない傍観者として私たちにできるのは、自由意志という精神的な示唆のもとに、真剣に考え、実践し続けることだけです。この写真はあなたにとって役立つかもしれませんし、役に立たないかもしれません。しかし、この理解によれば、それが有用であるかどうかは問題ではありません。

しかし、決定論的な思考に基づく物理法則は本当に自由意志を否定できるのでしょうか?この分野における議論の多くは誤解に基づいており、そもそも誤解に基づいていると私は思います。パウリの言葉を借りれば、それは間違ってもいない。多くの紛争は、原因と結果の関係を認識できないことと、物理的概念を過度に一般化することから生じます。この一般化は科学の境界を超え、純粋な形而上学的推測となっています。物理学は、その適用範囲外の物事を判断するために使用されるべきではありません。

傲慢さと不条理

紀元前4世紀後半、ギリシャの哲学者エピクロスは、人間の行動の自由とデモクリトスの原子仮説との間の矛盾を調和させようとしました。原子仮説では、世界は原子で構成されており、原子の動きは常に不変の法則によって支配されています。エピクロスは、原子は運動中にランダムな変化を起こし、それによって決定論の制約から逸脱し、ある程度は厳格な運命を回避するのではないかと推測した。これらの先人たちの見解があなたを納得させないのであれば、現代物理学の最近の理解もあなたを満足させないかもしれません。古典力学におけるカオス現象は、未来を正確に予測することは事実上不可能であるが、進化のプロセスは完全に決定論的であることを示しています。量子測定における波動関数の崩壊の結果は、現在の理解に基づくと確かに非決定論的ですが、この不確実性は完全にランダムであり、行動を支配する意図的な方向性に対応できません。

もし私たちが本当に将来について自由な選択ができないのであれば、心理学、社会学、その他人間の行動を研究する学問は、空虚で退屈なもの、疑似科学に近いものになってしまっているように思われます。私たちの行動を理解しようとする試みはすべて失敗する運命にあり、ビッグバンのせいにしかなりません。神経心理学的研究は、さまざまな脳のパターンと同時に起こる手足の動きを列挙するに過ぎず、両者の因果関係を語ることはできません。ゲーム理論は、プレイヤーの行動が現在のルールと条件の下で行われた選択に基づいていないため、さらに役に立たない科目です。これらすべての「科学」は、周公の夢の解釈のような形而上学に瞬時に変わり、幻想や幻覚に振り回されるようになりました。歴史研究もそれほど良くはありません。それは、歴史的出来事の原因を気取った説明をするために、でたらめな言い訳をでっち上げるだけのことなのです。

物理学が辞書から「自由意志」という言葉を消したとき、無慈悲にも空白が残されました。観察を通じて行動を理解し予測する方法に代わるものはありません。これはかなり苦いジレンマです。他の分野の面目を保つために、一時的に物理学から抜け出して、別の方法で考えてみましょう。例えば、心理学的研究の観点からは、人間の意図と行動の間には因果関係があり、この関係性が認識できます。その後、さまざまな仮説を提案し、実験的検証を通じてより信頼性の高い仮説を経験的に選別することができます。さらに重要なのは、これらの認識を通じて人々の行動を変えることもできるということです。

後者の考え方には何ら問題はないはずなので、それを物理学の決定論的概念に反対しなければならないのでしょうか?いいえ、これはどちらか一方を選ぶ問題ではありません。成熟した研究者として、私たちはすべてを手に入れる選択をすべきです。重要なのは、適用可能な分野と知識の範囲を明確にすることです。還元主義的な考え方を使って特定の現象の原因を探る場合、その原因を際限なくビッグバンに帰属させるのではなく、適切なレベルでその帰属を停止する必要があります。

また、すべての理論には「範囲」があることに注意することも重要です。この範囲を超えると、理論自体は間違っていないものの、世界を説明する力を失ってしまいます。理論が失敗する理由は、パラメータが多すぎるとか計算が複雑すぎるということではなく、より根本的な不完全さにあります。次のような場面を想像してください。10^30 個の素粒子が連続的に熱運動しており、それぞれの素粒子は数時間のうちに最初の位置から数千キロメートル離れていますが、互いの距離は依然として 2 メートル以内を保っています。物理学の観点から言えば、これは単純に不可能な奇跡です。しかし、実は、今の場面は、長距離を旅している人を描写しているだけなのです。彼の旅には多くの理由があるかもしれないが、そのどれも量子レベルでは説明できない。

世界は多くのレベルに分かれており、下位レベルのメカニズムが上位レベルの現象を説明するというグリーンの見解は明らかに間違っている。生物進化と社会学を物理学に基づく上部構造とみなす必要がある場合、「ビッグ・フィジシズム」の傲慢さは、その不合理さと同じくらい大きいことになります。

チンパンジーの物理学

懐疑的な物理学者はこう尋ねるかもしれない。「物事の本来の運命を変えることができる「自由意志」はどこから来るのか？」この問題に直面して、私は逆にこう尋ねたい。物事の本来の行き先を決定する要因は何だろうか？これには、現象の背後にある還元主義的な帰属思考が含まれます。この考え方は確かに時間をかけて検証されてきましたが、必ずしも完全な答えが得られるとは限りません。なぜ地球上にチンパンジーがいるのでしょうか?まあ、それはビッグバンのせいです。確かに、ビッグバンはチンパンジーを構成するのに必要な基本粒子を生み出しましたが、それは必要条件であって十分条件ではありません。

チンパンジーを理解するには、彼らの生活環境とランダムな遺伝子変異が進化の過程に与える影響を考慮する必要があります。これらの影響要因は、チンパンジーの体内のさまざまな物質の配置を駆動する一種の「力」を形成します。しかし、この「力」は、自己因果的な閉ループを形成できるという点で、物理学における力とは異なります。これらの「力」もいくつかのサブレベルの現象で構成され、豊かで詳細な構造を持っていますが、一般的にはこのレベル内でのみ因果関係を形成し、サブレベルに帰属する必要はなく、また帰属することもできません。したがって、チンパンジーの進化現象の根底には、その説明を裏付ける「チンパンジー物理学」は存在しない。進化のすべての原因は、このレベル自体からのみ生じます。

実際、物理学においても、複雑なシステム内のいくつかの特性はサブレベルに帰することができないことが多い。ノーベル物理学賞受賞者のフィリップ・アンダーソンはかつてこう言いました。「多ければ多いほど違う」。 「たとえすべてを基本法則に還元する能力があったとしても、それはこれらの基本法則に基づいて宇宙を構築できることを意味するわけではない」と彼は明確に指摘し、「多数の粒子で構成される複雑なシステムが示す動作特性は、小規模システムの単純な外挿ではない」と述べた。システムの規模と複雑さが増すごとに、再検討する価値のある新しい現象や特性が出現します。これらの複雑なシステムから生じる新しい特性は、基礎となる基本法則と同じくらい基本的なものです。 ”

微物理学には自由意志はない

今、私たちは率直に言って、微視的な物理世界には自由意志は存在しないと言うことができます。これは心理学と神経科学のレベルの概念です。意識のある主体は、複数の選択肢がある状況で、感覚知覚やその他の種類の神経刺激情報を使用して意思決定のフィードバックを行います。自由意志という現象は、多数のニューロンから構成される神経系でのみ発生するものであり、素粒子の動きとは何の関係もありません。当然ながら、グリーンが言及した、基礎となる物理世界に介入する神秘的な力に頼る必要はありません。

自由意志の起源は生物学的進化の過程にあります。長い進化の過程で、脳には、生来の意思決定傾向と、獲得した学習および情報処理能力に報いる刺激メカニズムの両方を含む、一連の意思決定関連の動作メカニズムが徐々に浸透してきました。この動作メカニズムを記述するために使用される言語システムは、ニュートン力学や量子論の言語システムとは大きく異なり、2 つのシステムで使用されるコア名詞概念にはほとんど重複がないことがわかります。神経科学の言語システムを使用して適切に分析および記述できるため、説明を強制するためにハミルトニアンやエルミート演算子を使用する必要はありません。

決定論と自由意志の間の一見矛盾する現象とそれが引き起こした論争は、19世紀初頭にラプラスが宇宙の将来の進化のあらゆる詳細を計算できる全能の悪魔を想像して以来、ずっと続いている。しかし、こうした活発な議論が私たちの認知能力の進歩に直接貢献することはめったにありません。私の意見では、神経科学の発展によって自由意志はすでに非常によく説明されています。私たちには、境界を明確に特定し、物理法則における決定論的な考え方が、それが影響を及ぼさない領域に際限なく広がるのを防ぐ必要があるだけです。そうしないと、議論の内容が合理的な常識から容易に逸脱し、形而上学的な世界に入り込む可能性があります。カントの哲学における「物自体（Ding-an-sich）」は存在するが感覚では決して知覚できないものであり、議論するには興味深いテーマではあるが、結局のところ科学ではない。

オリジナルリンク: https://physicsworld.com/a/why-free-will-is-beyond-physics/