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力，记录着整个机体的诸种体验，它自己却沿着大脑皮层活动，进行着思维和运算，开动着脑神经这部机器，宿命论和自由意志之间的矛盾很久以来就引起了最有头脑的哲学家和心理学家的注意，这个矛盾可用如下这一类生物学术语表述出来，假如我们的基因是通过遗传而获得，而我们的生活环境一连串一直运动着的物理事件，那么大脑内部怎么可能存在真正独立的自由因素？这种因素本身就是基因和环境之间相互作用的产物，看来，我们的这种自由只是一种自我幻觉。
事实上，事情是可能如此的，认为某些大于原子一级的外部事物至少是可预知的，这是一种站得住脚的哲学观。客观事物的未来可被一种建立在物质基础之上的理性所预见，在这个意义上，客观事物是被决定的－但只是在敏于观察的理性概念中才是如此，只要这些客观事物能独立自主作出决策－无论它们是否是被决定－在这个意义上又可说它们具有自由意志，设想一块铜币被抛出后的自由度，初看起来它根本不受任何决定的影响，教科书从来都以此例来表示任意的运动过程。但假如为了某种理由，我们决定尽现代科学的可能来分析这简单的一掷，用精确到亿万分之一的尺度来衡量这枚铜币的物理性质，仔细分析这一动作的肌肉的生理和掷币者，手指的精确形状，用图表检查来展示室内的气流，用图示来标出室内地面的微小起伏不平和弹性，在让铜币脱离手指的刹那间，所有这一切数据资科加上瞬间记录下来的投掷力度和角度，都即刻输入计算机，当这个钱币在空中仅仅完成几个旋转之后，计算机就报告出抛掷轨迹的长度，最终是钱币背面还是正面着地以及着地点的位置，这个方法并不完善，因为抛掷的初始状态中的极微小的计算错误，都会在计算过程中扩大而影响最终结果，不过，在计算机帮助下作出的预测，大概总比一连串的瞎猜更精确，在有限的程度上，我们总能了解铜币的命运。
有人会说，这是个有趣的试验，但并不与所讨论的问题完全相关，因为铜币没有思维。但是，这种不足可以逐步得到纠正，我们可以先选一种中等复杂程度的事物，设想飞入空气中的物体不是铜币而是一只虫子，比如一只蜜蜂，蜜蜂是有记忆力的，它可以用很有限的方式进行思维。在蜜蜂短暂的一生中——最长一般是50天——它知道每天的时间变化、蜂房的位置、同胞的气味，以及多达5个采花区域的方位和质量。对于外界的轻微的触动，它也会产生猛烈的一反常态的反应，对于不知蜜蜂内情的人来说，蜜蜂显得很自由，但如果又象前面那样把这种昆虫的一切已知物理性质集中起来，诸如神经系统、活动特性、特定蜜蜂的个体历史等，并同样运用最先进的计算机技术加以测定，那么，我们对它的飞行路线所作的预测，其精确度会远超过一般性估计，对那些监测计算机读数的人来说，这只蜜蜂的未来在一定程度上已被决定了。但是，由于蜜蜂永远不会具有人类这方面的知识，所以它的“心”中总会有着自由意志。
当人思考自己的中枢神经系统时，他最初看来和蜜蜂的情况无异。虽然人的行为方式与昆虫的相比大为复杂和变化无常，在理论上仍然是可以确定的，遗传的制约和人类生存环境的有限数量，能大大缩小实际结果的可能范围，但要对一个具体的行为作出哪怕是短期的预测，我们目前想象得到的技术还不能完成，或许任何想象得到的智慧都不能做到这点。我们将必须考虑成千上万的变量，在任何一个变量上微小的不精确，都容易扩大到影响部分或整个精神活动的程度，何况，在这儿，有一种类似海森伯格有关亚原子物理学的“测不准原理”的规律在更大的规模上起作用，观察者越是深入地研讨人的行为，越看不到行为的本来面目，对这些行为的解释也越有赖于研究者选择的测量手段，观察者的意愿和命运已被观察者的意愿和命运联在一起，只有某种想象的最复杂的监测手段，能从人脑外部远处同时记录下大量脑内神经活动过程，才可能把上述相互作用降低到可接受的程度。所以，由于数学上的不确定性和“测不准原理”，大自然或许已成了一条规律，没有某种神经系统能取得足够多的知识，去有效地、在细节上预知其他智力系统，另外，一个人的理性思维再强，也不可能充分了解自己从而了解自己的未来并掌握自己的命运，不可能从这种意义上消灭大脑中的自由意志。
要对人类思维这样的复杂活动作出预测，还有一个同样大的困难．原始数据在抵达我们大脑深处时，已经发生了变化，举视觉为例，它的过程是这样的，首先，光的辐射能量激发起构成视网膜的约1亿左右的初级感光细胞的生物电活动，每一个细胞都记录在每一时刻传给它的颜色或者亮度；物体的形象被光传送过晶状体后变成一系列电信号，就象电视摄象机的道理一样，视网膜后面约100万个神经节细胞接收到这些信号，并对它们进行整理、排列，每一个神经细胞从视网膜的一组环状初级感光细胞接收到信息，当有足够强度的明暗对比使感光细胞环分离时，神经节细胞就活跃起来。然后，信息传到头部后下方大脑皮层的一个区域，在那里，专门的皮层神经细胞又来重新翻译这种信息，每一个皮层细胞，细胞受一组次级神经节神经的激发而产生相应的电流活动，如果神经节细胞的释放模式反映了三个直线方向中任何一种——水平的、垂直的、斜向的，其他皮层细胞便对信息进行进一步整理抽象，对直线的端点或交角作出电流反应。
发自体外和体内的各种信息，经过这样的编码和整理，就可以为我们的大脑完全接收，在大脑皮层神经细胞的参与下，将有无数同时的，协调的信号再现，构成我们的意识，我们把意识看成有机体的活动，绝不是低估意识的能量。查尔斯？谢林顿爵士用了一个很精采的比喻来形容人的大脑，说它是“一部着了魔的纺织机，上面亿万只闪光的俊子编织着融汇一切的图形”，既然我们的头脑能够通过对感受到的印象进行整理而重现现实，它同样能够通过回忆和想象而模仿现实，大脑自己发明故事，不断想象和回忆着各种事件，杀死敌人、拥抱情人、用铁块雕琢工具，漫游在神话和天堂的奇境之中。
在这个脑神经的舞台上，自我是主角，自我一登上这个舞台，脑下部的情感中枢就准备好作出更敏锐的反应，然而，就算我们最深的感情是关于我们自己，这种对自己的沉思冥想能够从结构上解释最深藏的自我－灵魂吗？神经生物学最大的奥秘不是自我之爱或渴望不朽，而是目的性，谁是第一推动者？谁是引导那些闪光的纺梭的纺织者？过分简单化的神经学手段，只会使我们以为大脑就象俄罗斯洋娃娃：打开一个发现更小的一个，再打开一个……直到最小的一个为止。同样，我们先一个个将神经细胞回路分解成更小的第二层回路……直到只有一个个孤立的细胞，而另外相反的极端又是：过分复杂化的神经学模式只会导致一种活力论玄学，只能推想一些性质，却不能用神经细胞、循环或者别的物质单位来解释。
也许，如果我们承认那些认知心理学家所称为“图式”或“计划”的东西，我们就能找到一个折衷的解决办法，一个“计划”是大脑内的一种构形，它或是天生的，或是后天习得的，神经细胞输入的信息将与它作出比较，将真实的模式和预期的模式匹配起来会产生某种效果，这种图式帮助大脑这部机器进行思维，它略去一些细节，而选择了另一些细节，这样，大脑就对外部事物的某一部分有更逼真、深刻的意识，就会选择一种决定而舍弃另一种决定，这种图式还能对感官的实际输入填补缺失的细节，在大脑中创造一种并非完全再现现实的模式。通过这种方法，对象的完形（由对象产生的方形、脸、树或其它印象）从上述图式的分类能力得到更好的显示，这些为我们提供参照的构架，通过创造关于身体运动部分的意识和自动控度，协调着整个身体的运动。当一个肢体受伤而不能活动，以后又才开始恢复功能时，感官的信息输入与这些构架之间的匹配得到了最形象的说明，有一位名叫奥利弗？萨克斯的心理学家，就描述过他自己一次腿伤后，经过很长的时间才得以恢复，当他试图迈出第一步时，他的感觉是：
我突然有一种知觉上的迷糊和错乱，眼前情不自禁地骤然冒出以前全然感觉不到的东西以及没有见过的形象。我的腿和眼前的地面似乎一下子显得离自己非常遥远，然后又近到鼻子底下，继而又奇怪地这样或那样地倾斜或绞扭起来。这些荒唐的感觉（或称作知觉的假设）以每秒几次的速度相继出现，不召自来，无法预测。逐渐，这些感觉的反常和荒唐程度减少，最后，大约5分钟后，经过上千个这种瞬间感受以后，我才有了正常的腿的形象。突然，我重新感到这腿真是我的，实实在在的，因而我随即能够迈开步子行走了。
最有意义的是，大脑内的图式可以作为意志的物质基础，一种反馈回路能指导有机体的活动：一系列信息从感觉器官到达大脑图式，然后又回到感觉器官，反复循回，直到图式满意地认为已经完成了正确的行动，人类精神可说是这种图式的共和国，它们注定要为了控制决策中心而相互竞争，机体的生理需要在某方面变得迫切，某一图式的力量就变大，有的却减弱；而这种需要是经过脑干和中脑传达到大脑的意识之中的，意志可能是这种竞争的结果，而不是脑内有什么“小人”在指挥，也不是什么外因的作用．我们还没有证据说思维正是以这种方式进行的，当前，我们至多能注意到，的确存在一些基本的活动结构，比如，反馈回路控制了我们大多数自动行为。意志——或者可称之为灵魂——完全可能产生于生理结构的进化演变，不过，这种结构显然远比大千世界里任何事物都更为复杂。
所以，对目前来说，宿命论和自由意志之间的矛盾似乎不仅在理论上解决，还可能还原为一个物理学和生物学的实验问题，我们注意到，即使我们的大脑真有这类结构，还是不大可能存在这样一种智慧——能精确预见一个人的各种行为与活动，虽然我们在有限程度上能制作出铜币掷落的路线或蜜蜂飞行的图表，大脑的结构太复杂了，而人的社会关系又过于错综复杂和变化多端地影响着大脑的决定，所以，无论是受了这种影响的人还是另外的人，都不可能事先预知任何人的发展细节，因而，在这种基本意义上，你、我都是自由的，能对自己负责。
然而，从一个次要的意义上说，我们的行动又是部分地被决定了的。如果行为的种类划分得粗略一些，我们完全可以有把握预知它们的发生，铜币在空中运行时是自身不断旋转的，而不是平动；蜜蜂绕着房子飞行时是竖立着身体的，人类在广泛的社会活动中的言行，都带有人这一物种的特征，而且，个体的群体统计性质也能够确定下来。就旋转的铜币而言，它用不着计算机或别的器械去精确测量它的抛射；它的运动遵从二项式分