Principiul cauzalității (numit și legea cauzei și efectului) este acela care leagă un proces (cauză) de un alt proces sau stare (efect), unde primul este parțial responsabil pentru al doilea, iar al doilea este parțial dependent de primul. Aceasta este una dintre principalele legi ale logicii și fizicii. Cu toate acestea, recent, fizicienii francezi și australieni au dezactivat principiul cauzalității în sistemul optic pe care l-au creat recent în mod artificial.
În general, orice proces are multe cauze care sunt factori cauzali pentru el și toate se află în trecutul său. Un efect, la rândul său, poate fi cauza multor alte efecte, toate acestea fiind în viitor. Cauzalitatea are o legătură metafizică cu conceptele de timp și spațiu, iar încălcarea principiului cauzalității este considerată o eroare logică gravă în aproape toate științele moderne.
Esența conceptului
Cauzalitatea este o abstractizare care indică modul în care evoluează lumea și, prin urmare, este conceptul principal mai predispus lapentru a explica diferitele concepte de progresie. Este într-un anumit sens legat de conceptul de eficiență. Pentru a înțelege principiul cauzalității (în special în filozofie, logică și matematică), trebuie să aveți o bună gândire logică și intuiție. Acest concept este larg reprezentat în logică și lingvistică.
Cauzalitate în filosofie
În filozofie, principiul cauzalității este considerat unul dintre principiile de bază. Filosofia aristotelică folosește cuvântul „cauză” pentru a însemna „explicație” sau răspunsul la întrebarea „de ce?”, inclusiv „cauze” materiale, formale, eficiente și ultime. Potrivit lui Aristotel, „cauza” este și explicația a tot. Tema cauzalității rămâne centrală pentru filosofia contemporană.
Relativitate și mecanică cuantică
Pentru a înțelege ce spune principiul cauzalității, trebuie să fii familiarizat cu teoriile relativității ale lui Albert Einstein și cu elementele de bază ale mecanicii cuantice. În fizica clasică, un efect nu poate apărea înainte de apariția cauzei sale imediate. Principiul cauzalității, principiul adevărului, principiul relativității sunt destul de strâns legate între ele. De exemplu, în teoria relativității speciale a lui Einstein, cauzalitatea înseamnă că un efect nu poate apărea indiferent de cauza care nu se află în conul de lumină din spate (trecut) al evenimentului. La fel, o cauză nu poate avea un efect în afara conului său de lumină (viitor). Această explicație abstractă și lungă a lui Einstein, obscură pentru cititor departe de fizică, a condus la introducereaprincipiul cauzalității în mecanica cuantică. În orice caz, limitările lui Einstein sunt în concordanță cu credința rezonabilă (sau presupunerea) că influențele cauzale nu pot călători mai repede decât viteza luminii și/sau trecerea timpului. În teoria câmpului cuantic, evenimentele observate cu dependență de spațiu trebuie să facă naveta, astfel încât ordinea observațiilor sau măsurătorilor obiectelor observate nu le afectează proprietățile. Spre deosebire de mecanica cuantică, principiul de cauzalitate al mecanicii clasice are un sens complet diferit.
A doua lege a lui Newton
Cauzalitatea nu trebuie confundată cu a doua lege a lui Newton a conservării impulsului, deoarece această confuzie este o consecință a omogenității spațiale a legilor fizice.
Una dintre cerințele principiului cauzalității, valabilă la nivelul experienței umane, este aceea că cauza și efectul trebuie mediate în spațiu și timp (cerința contactului). Această cerință a fost foarte importantă în trecut, în primul rând în procesul de observare directă a proceselor cauzale (de exemplu, împingerea unui cărucior), și în al doilea rând, ca aspect problematic al teoriei gravitației lui Newton (atracția Pământului de către Soare). prin acțiune la distanță), înlocuind propuneri mecaniciste precum teoria vârtejurilor a lui Descartes. Principiul cauzalității este adesea văzut ca un stimul pentru dezvoltarea teoriilor câmpului dinamic (de exemplu, electrodinamica lui Maxwell și teoria relativității generale a lui Einstein) care explică mult mai bine întrebările fundamentale ale fizicii.teoria mai sus amintită a lui Descartes. Continuând tema fizicii clasice, putem aminti contribuția lui Poincaré - principiul cauzalității în electrodinamică, datorită descoperirii sale, a devenit și mai relevant.
Empirică și metafizică
Aversiunea empiriștilor față de explicațiile metafizice (cum ar fi teoria vârtejurilor a lui Descartes) are o influență puternică asupra ideii de importanță a cauzalității. În consecință, pretenția acestui concept a fost minimizată (de exemplu, în Ipotezele lui Newton). Potrivit lui Ernst Mach, conceptul de forță din a doua lege a lui Newton era „tautologic și redundant”.
Cazalitate în ecuații și formule de calcul
Ecuațiile descriu pur și simplu procesul de interacțiune, fără a fi nevoie să interpretăm un corp drept cauza mișcării altuia și să prezică starea sistemului după finalizarea acestei mișcări. Rolul principiului cauzalității în ecuațiile matematice este secundar în comparație cu fizica.
Deducere și nomologie
Posibilitatea unei viziuni independente de timp asupra cauzalității stă la baza viziunii deductiv-nomologice (D-N) a unei explicații științifice a unui eveniment care poate fi încorporată într-o lege științifică. În reprezentarea abordării D-N, se spune că o stare fizică este explicabilă dacă, prin aplicarea unei legi (deterministe), se poate obține din condiții inițiale date. Astfel de condiții inițiale pot include momentele și distanța între ele ale stelelor, dacă vorbim, de exemplu, de astrofizică. Această „explicație deterministă” este uneori numită cauzală.determinism.
Determinism
Dezavantajul viziunii D-N este că principiul cauzalității și al determinismului sunt mai mult sau mai puțin identificate. Astfel, în fizica clasică, s-a presupus că toate fenomenele au fost cauzate de (adică determinate de) evenimente anterioare în conformitate cu legile naturii cunoscute, culminând cu afirmația lui Pierre-Simon Laplace că dacă starea actuală a lumii ar fi cunoscută din acuratețe., ar putea fi calculate și stările sale viitoare și trecute. Cu toate acestea, acest concept este denumit în mod obișnuit determinism Laplace (mai degrabă decât „cauzalitate Laplace”) deoarece depinde de determinism în modelele matematice - un determinism așa cum este reprezentat, de exemplu, în problema matematică Cauchy.
Confuzia dintre cauzalitate și determinism este deosebit de acută în mecanica cuantică - această știință este acauzală în sensul că, în multe cazuri, nu poate identifica cauzele efectelor observate efectiv sau nu poate prezice efectele unor cauze identice, dar, poate, este încă determinată în unele dintre interpretările sale - de exemplu, dacă se presupune că funcția de undă nu se prăbușește efectiv, ca în interpretarea cu mai multe lumi, sau dacă prăbușirea sa se datorează variabilelor ascunse sau pur și simplu redefinește determinismul ca o valoare care determină probabilități mai degrabă decât efecte specifice.
Dificul în privința complexului: cauzalitatea, determinismul și principiul cauzalității în mecanica cuantică
În fizica modernă, conceptul de cauzalitate nu este încă pe deplin înțeles. Înţelegererelativitatea specială a confirmat ipoteza cauzalității, dar au făcut ca sensul cuvântului „simultan” să fie dependent de observator (în sensul în care observatorul este înțeles în mecanica cuantică). Prin urmare, principiul relativist al cauzalității spune că cauza trebuie să precedă acțiunea conform tuturor observatorilor inerțiali. Acest lucru este echivalent cu a spune că o cauză și efectul ei sunt separate printr-un interval de timp și că efectul aparține viitorului cauzei. Dacă intervalul de timp separă două evenimente, aceasta înseamnă că un semnal poate fi trimis între ele cu o viteză care nu depășește viteza luminii. Pe de altă parte, dacă semnalele pot călători mai repede decât viteza luminii, acest lucru ar încălca cauzalitatea, deoarece ar permite semnalului să fie trimis la intervale intermediare, ceea ce înseamnă că, cel puțin pentru unii observatori inerțiali, semnalul ar părea că să se deplaseze înapoi în timp. Din acest motiv, relativitatea specială nu permite diferitelor obiecte să comunice între ele mai repede decât viteza luminii.
Relativitatea generală
În relativitatea generală, principiul cauzalității este generalizat în cel mai simplu mod: un efect trebuie să aparțină viitorului con de lumină al cauzei sale, chiar dacă spațiu-timp este curbat. Noile subtilități trebuie luate în considerare în studiul cauzalității în mecanica cuantică și, în special, în teoria relativistică a câmpurilor cuantice. În teoria câmpului cuantic, cauzalitatea este strâns legată de principiul localității. Cu toate acestea, principiullocalitatea din ea este contestată, deoarece este foarte dependentă de interpretarea mecanicii cuantice alese, în special pentru experimentele de întricare cuantică care satisfac teorema lui Bell.
Concluzie
În ciuda acestor subtilități, cauzalitatea rămâne un concept important și valabil în teoriile fizice. De exemplu, noțiunea că evenimentele pot fi ordonate în cauze și efecte este necesară pentru a preveni (sau cel puțin a înțelege) paradoxurile cauzalității, cum ar fi „paradoxul bunicului”, care întreabă: „Ce se întâmplă dacă un călător își ucide bunicul înainte de a-și ucide bunicul. și-a întâlnit vreodată bunica?"
Efect de fluture
Teoriile din fizică, cum ar fi efectul fluture din teoria haosului, deschid posibilități precum sistemele distribuite de parametri în cauzalitate.
O modalitate conexă de interpretare a efectului fluture este de a-l vedea ca indicând diferența dintre aplicarea noțiunii de cauzalitate în fizică și utilizarea mai generală a cauzalității. În fizica clasică (newtoniană), în cazul general, se iau (în mod explicit) în considerare doar acele condiții care sunt necesare și suficiente pentru apariția unui eveniment. Încălcarea principiului cauzalității este, de asemenea, o încălcare a legilor fizicii clasice. Astăzi, acest lucru este permis numai în teoriile marginale.
Principiul cauzalității implică un declanșator care pornește mișcarea unui obiect. În același mod, un fluture poateconsiderată cauza tornadei în exemplul clasic care explică teoria efectului fluture.
Cauzalitate și gravitație cuantică
Triangulația dinamică cauzală (abreviată ca CDT), inventată de Renata Loll, Jan Ambjörn și Jerzy Jurkiewicz și popularizată de Fotini Markopulo și Lee Smolin, este o abordare a gravitației cuantice care, la fel ca gravitația cuantică în buclă, este independentă de fundal. Aceasta înseamnă că el nu presupune nicio arenă preexistentă (spațiu dimensional), ci încearcă să arate modul în care structura spațiu-timp în sine evoluează treptat. Conferința Loops '05, organizată de mulți teoreticieni ai gravitației cuantice în buclă, a inclus mai multe prezentări care au discutat despre CDT la nivel profesional. Această conferință a generat un interes considerabil din partea comunității științifice.
La scară mare, această teorie recreează familiarul spațiu-timp 4-dimensional, dar arată că spațiu-timp trebuie să fie bidimensional pe scara Planck și să prezinte structura fractală pe felii de timp constant. Folosind o structură numită simplex, împarte spațiu-timp în secțiuni triunghiulare minuscule. Un simplex este o formă generalizată a unui triunghi în diferite dimensiuni. Simplexul tridimensional este de obicei numit tetraedru, în timp ce cel cu patru dimensiuni este principalul bloc de construcție în această teorie, cunoscut și sub numele de pentatop sau pentachoron. Fiecare simplex este plat din punct de vedere geometric, dar simplexurile pot fi „lipite” împreună într-o varietate de moduri pentru a crea spații curbe. În cazurile în care anteriorîncercările de a triangula spațiile cuantice au produs universuri mixte cu prea multe dimensiuni, sau universuri minime cu prea puține, CDT evită această problemă permițând doar configurații în care cauza precede orice efect. Cu alte cuvinte, cadrele de timp ale tuturor muchiilor conectate ale simplexelor, conform conceptului CDT, trebuie să coincidă unele cu altele. Astfel, poate că cauzalitatea stă la baza geometriei spațiu-timpului.
Teoria relațiilor cauza-efect
În teoria relațiilor cauză-efect, cauzalitatea ocupă un loc și mai proeminent. Baza acestei abordări a gravitației cuantice este teorema lui David Malament. Această teoremă afirmă că structura spațiu-timp cauzală este suficientă pentru a-și restabili clasa conformă. Prin urmare, cunoașterea factorului conform și a structurii cauzale este suficientă pentru a cunoaște spațiul-timp. Pe baza acestui fapt, Raphael Sorkin a propus ideea conexiunilor cauzale, care este o abordare fundamentală discretă a gravitației cuantice. Structura cauzală a spațiului-timp este reprezentată ca un punct primordial, iar factorul conformator poate fi stabilit prin identificarea fiecărui element al acestui punct primordial cu unitatea de volum.
Ce spune principiul cauzalității în management
Pentru controlul calității în producție, în anii 1960, Kaworu Ishikawa a dezvoltat o diagramă cauză-efect cunoscută sub numele de „diagrama Ishikawa” sau „diagrama uleiului de pește”. Diagrama clasifică toate cauzele posibile în șase principalecategorii care se afișează direct. Aceste categorii sunt apoi împărțite în subcategorii mai mici. Metoda Ishikawa identifică „cauzele” presiunii reciproce de către diverse grupuri implicate în procesul de producție al unei firme, companii sau corporații. Aceste grupuri pot fi apoi etichetate ca categorii pe diagrame. Utilizarea acestor diagrame depășește acum controlul calității produselor și sunt utilizate în alte domenii ale managementului, precum și în domeniul ingineriei și construcțiilor. Schemele lui Ishikawa au fost criticate pentru că nu au făcut distincția între condițiile necesare și suficiente pentru a apărea conflictul între grupurile implicate în producție. Dar se pare că Ishikawa nici măcar nu s-a gândit la aceste diferențe.
Determinismul ca viziune asupra lumii
Viziunea deterministă asupra lumii consideră că istoria universului poate fi reprezentată exhaustiv ca o progresie a evenimentelor, reprezentând un lanț continuu de cauze și efecte. Determiniștii radicali, de exemplu, sunt siguri că nu există „liber arbitru”, deoarece totul în această lume, în opinia lor, este supus principiului corespondenței și cauzalității.
