Η αρχή της αιτιότητας (ονομάζεται επίσης νόμος της αιτίας και του αποτελέσματος) είναι αυτή που συνδέει μια διαδικασία (αιτία) με μια άλλη διαδικασία ή κατάσταση (αποτέλεσμα), όπου η πρώτη είναι εν μέρει υπεύθυνη για τη δεύτερη και η δεύτερη εξαρτάται εν μέρει από το πρώτο. Αυτός είναι ένας από τους κύριους νόμους της λογικής και της φυσικής. Ωστόσο, πρόσφατα Γάλλοι και Αυστραλοί φυσικοί απενεργοποίησαν την αρχή της αιτιότητας στο οπτικό σύστημα που δημιούργησαν πρόσφατα τεχνητά.
Γενικά, κάθε διαδικασία έχει πολλές αιτίες που είναι αιτιώδεις παράγοντες για αυτήν, και όλες βρίσκονται στο παρελθόν της. Ένα αποτέλεσμα, με τη σειρά του, μπορεί να είναι η αιτία πολλών άλλων επιπτώσεων, που όλα βρίσκονται στο μέλλον του. Η αιτιότητα έχει μεταφυσική σχέση με τις έννοιες του χρόνου και του χώρου και η παραβίαση της αρχής της αιτιότητας θεωρείται σοβαρό λογικό λάθος σε όλες σχεδόν τις σύγχρονες επιστήμες.
Η ουσία της έννοιας
Η αιτιότητα είναι μια αφαίρεση που δείχνει πώς εξελίσσεται ο κόσμος και επομένως είναι η κύρια έννοια πιο επιρρεπής σενα εξηγήσει τις διάφορες έννοιες της προόδου. Κατά κάποιο τρόπο συνδέεται με την έννοια της αποτελεσματικότητας. Για να κατανοήσει κανείς την αρχή της αιτιότητας (ειδικά στη φιλοσοφία, τη λογική και τα μαθηματικά), πρέπει να έχει καλή λογική σκέψη και διαίσθηση. Αυτή η έννοια αντιπροσωπεύεται ευρέως στη λογική και τη γλωσσολογία.
Η αιτιότητα στη φιλοσοφία
Στη φιλοσοφία, η αρχή της αιτιότητας θεωρείται μία από τις βασικές αρχές. Η αριστοτελική φιλοσοφία χρησιμοποιεί τη λέξη «αιτία» για να σημαίνει «εξήγηση» ή την απάντηση στην ερώτηση «γιατί;», συμπεριλαμβανομένων των υλικών, τυπικών, αποτελεσματικών και τελικών «αιτιών». Κατά τον Αριστοτέλη «αιτία» είναι και η εξήγηση των πάντων. Το θέμα της αιτιότητας παραμένει κεντρικό στη σύγχρονη φιλοσοφία.
Σχετικότητα και κβαντική μηχανική
Για να καταλάβετε τι λέει η αρχή της αιτιότητας, πρέπει να είστε εξοικειωμένοι με τις θεωρίες της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν και τα βασικά της κβαντικής μηχανικής. Στην κλασική φυσική, ένα αποτέλεσμα δεν μπορεί να συμβεί πριν εμφανιστεί η άμεση αιτία του. Η αρχή της αιτιότητας, η αρχή της αλήθειας, η αρχή της σχετικότητας συνδέονται αρκετά στενά μεταξύ τους. Για παράδειγμα, στην ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η αιτιότητα σημαίνει ότι ένα αποτέλεσμα δεν μπορεί να συμβεί ανεξάρτητα από την αιτία που δεν βρίσκεται στον πίσω (παρελθόν) φωτεινό κώνο του συμβάντος. Ομοίως, μια αιτία δεν μπορεί να έχει αποτέλεσμα έξω από τον (μελλοντικό) κώνο φωτός της. Αυτή η αφηρημένη και εκτενής εξήγηση του Αϊνστάιν, ασαφής για τον αναγνώστη μακριά από τη φυσική, οδήγησε στην εισαγωγήαρχή της αιτιότητας στην κβαντική μηχανική. Είτε έτσι είτε αλλιώς, οι περιορισμοί του Αϊνστάιν συνάδουν με την εύλογη πεποίθηση (ή την υπόθεση) ότι οι αιτιακές επιρροές δεν μπορούν να ταξιδέψουν ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός ή/και το πέρασμα του χρόνου. Στην κβαντική θεωρία πεδίου, τα παρατηρούμενα συμβάντα με εξάρτηση που μοιάζει με το διάστημα πρέπει να μετακινούνται, επομένως η σειρά των παρατηρήσεων ή των μετρήσεων των παρατηρούμενων αντικειμένων δεν επηρεάζει τις ιδιότητές τους. Σε αντίθεση με την κβαντική μηχανική, η αρχή της αιτιότητας της κλασικής μηχανικής έχει τελείως διαφορετική σημασία.
δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Η αιτιότητα δεν πρέπει να συγχέεται με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα για τη διατήρηση της ορμής, επειδή αυτή η σύγχυση είναι συνέπεια της χωρικής ομοιογένειας των φυσικών νόμων.
Μία από τις απαιτήσεις της αρχής της αιτιότητας, που ισχύει στο επίπεδο της ανθρώπινης εμπειρίας, είναι ότι η αιτία και το αποτέλεσμα πρέπει να διαμεσολαβούνται στο χώρο και στο χρόνο (η απαίτηση της επαφής). Αυτή η απαίτηση ήταν πολύ σημαντική στο παρελθόν, κυρίως στη διαδικασία άμεσης παρατήρησης αιτιακών διεργασιών (για παράδειγμα, σπρώξιμο ενός καροτσιού), και δεύτερον, ως προβληματική πτυχή της θεωρίας της βαρύτητας του Νεύτωνα (η έλξη της Γης από τον Ήλιο μέσω της δράσης σε απόσταση), αντικαθιστώντας μηχανιστικές προτάσεις όπως η θεωρία του Ντεκάρτ για τις δίνες. Η αρχή της αιτιότητας θεωρείται συχνά ως ερέθισμα για την ανάπτυξη θεωριών δυναμικού πεδίου (για παράδειγμα, η ηλεκτροδυναμική του Μάξγουελ και η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν) που εξηγούν τα θεμελιώδη ερωτήματα της φυσικής πολύ καλύτερα απότην προαναφερθείσα θεωρία του Ντεκάρτ. Συνεχίζοντας το θέμα της κλασικής φυσικής, μπορούμε να θυμηθούμε τη συμβολή του Πουανκαρέ - η αρχή της αιτιότητας στην ηλεκτροδυναμική, χάρη στην ανακάλυψή του, έχει γίνει ακόμη πιο σχετική.
Εμπειρική και μεταφυσική
Η αποστροφή των εμπειριστών προς τις μεταφυσικές εξηγήσεις (όπως η θεωρία του Ντεκάρτ για τις δίνες) έχει ισχυρή επιρροή στην ιδέα της σημασίας της αιτιότητας. Κατά συνέπεια, η επιτηδειότητα αυτής της έννοιας έχει υποβαθμιστεί (για παράδειγμα, στις Υποθέσεις του Νεύτωνα). Σύμφωνα με τον Ernst Mach, η έννοια της δύναμης στον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα ήταν «ταυτολογική και περιττή».
Αιτιότητα στις εξισώσεις και τους τύπους υπολογισμού
Οι εξισώσεις περιγράφουν απλώς τη διαδικασία της αλληλεπίδρασης, χωρίς καμία ανάγκη να ερμηνεύσουμε ένα σώμα ως την αιτία της κίνησης ενός άλλου και να προβλέψουμε την κατάσταση του συστήματος μετά την ολοκλήρωση αυτής της κίνησης. Ο ρόλος της αρχής της αιτιότητας στις μαθηματικές εξισώσεις είναι δευτερεύων σε σύγκριση με τη φυσική.
Έκπτωση και ονομολογία
Η πιθανότητα μιας ανεξάρτητης από το χρόνο άποψης της αιτιότητας βασίζεται στην απαγωγική-νομολογική (D-N) άποψη μιας επιστημονικής εξήγησης ενός γεγονότος που μπορεί να ενσωματωθεί σε έναν επιστημονικό νόμο. Στην αναπαράσταση της προσέγγισης D-N, μια φυσική κατάσταση λέγεται ότι μπορεί να εξηγηθεί εάν, εφαρμόζοντας έναν (ντετερμινιστικό) νόμο, μπορεί να ληφθεί από δεδομένες αρχικές συνθήκες. Τέτοιες αρχικές συνθήκες μπορεί να περιλαμβάνουν τη ροπή και την απόσταση μεταξύ των άστρων, αν μιλάμε, για παράδειγμα, για αστροφυσική. Αυτή η «ντετερμινιστική εξήγηση» μερικές φορές ονομάζεται αιτιατική.ντετερμινισμός.
Determinism
Το μειονέκτημα της άποψης D-N είναι ότι η αρχή της αιτιότητας και ο ντετερμινισμός ταυτίζονται λίγο πολύ. Έτσι, στην κλασική φυσική, υποτίθεται ότι όλα τα φαινόμενα προκαλούνται από (δηλαδή καθορίζονται από) προηγούμενα γεγονότα σύμφωνα με γνωστούς νόμους της φύσης, με αποκορύφωμα τον ισχυρισμό του Pierre-Simon Laplace ότι αν η τρέχουσα κατάσταση του κόσμου ήταν γνωστή από την ακρίβεια, θα μπορούσαν επίσης να υπολογιστούν οι μελλοντικές και προηγούμενες καταστάσεις του. Ωστόσο, αυτή η έννοια αναφέρεται συνήθως ως ντετερμινισμός Laplace (αντί ως "αιτιότητα Laplace"), επειδή εξαρτάται από τον ντετερμινισμό στα μαθηματικά μοντέλα - όπως ο ντετερμινισμός, για παράδειγμα, στο μαθηματικό πρόβλημα Cauchy.
Η σύγχυση της αιτιότητας και του ντετερμινισμού είναι ιδιαίτερα οξεία στην κβαντομηχανική - αυτή η επιστήμη είναι αιτιώδης με την έννοια ότι σε πολλές περιπτώσεις δεν μπορεί να εντοπίσει τις αιτίες των πραγματικά παρατηρούμενων αποτελεσμάτων ή να προβλέψει τα αποτελέσματα πανομοιότυπων αιτιών, αλλά, ίσως, εξακολουθεί να προσδιορίζεται σε ορισμένες από τις ερμηνείες της - για παράδειγμα, εάν η συνάρτηση κύματος υποτίθεται ότι δεν καταρρέει πραγματικά, όπως στην ερμηνεία των πολλών κόσμων, ή εάν η κατάρρευσή της οφείλεται σε κρυφές μεταβλητές ή απλώς επαναπροσδιορίζει τον ντετερμινισμό ως τιμή που καθορίζει πιθανότητες και όχι συγκεκριμένα αποτελέσματα.
Δύσκολο για το σύνθετο: αιτιότητα, ντετερμινισμός και αρχή της αιτιότητας στην κβαντική μηχανική
Στη σύγχρονη φυσική, η έννοια της αιτιότητας δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητή. ΚατανόησηΗ ειδική σχετικότητα επιβεβαίωσε την υπόθεση της αιτιότητας, αλλά έκαναν τη σημασία της λέξης «ταυτόχρονα» να εξαρτάται από τον παρατηρητή (με την έννοια που ο παρατηρητής εννοείται στην κβαντομηχανική). Επομένως, η σχετικιστική αρχή της αιτιότητας λέει ότι η αιτία πρέπει να προηγείται της δράσης σύμφωνα με όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές. Αυτό ισοδυναμεί με το να πούμε ότι μια αιτία και το αποτέλεσμά της χωρίζονται από ένα χρονικό διάστημα και ότι το αποτέλεσμα ανήκει στο μέλλον της αιτίας. Εάν το χρονικό διάστημα χωρίζει δύο συμβάντα, αυτό σημαίνει ότι ένα σήμα μπορεί να σταλεί μεταξύ τους με ταχύτητα που δεν υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός. Από την άλλη πλευρά, εάν τα σήματα μπορούν να ταξιδέψουν ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός, αυτό θα παραβίαζε την αιτιότητα επειδή θα επέτρεπε στο σήμα να αποστέλλεται σε ενδιάμεσα διαστήματα, πράγμα που σημαίνει ότι, τουλάχιστον σε ορισμένους αδρανειακούς παρατηρητές, το σήμα φαίνεται να κινείται προς τα πίσω στο χρόνο. Για το λόγο αυτό, η ειδική σχετικότητα δεν επιτρέπει σε διαφορετικά αντικείμενα να επικοινωνούν μεταξύ τους πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.
Γενική Σχετικότητα
Στη γενική σχετικότητα, η αρχή της αιτιότητας γενικεύεται με τον απλούστερο τρόπο: ένα αποτέλεσμα πρέπει να ανήκει στον μελλοντικό φωτεινό κώνο της αιτίας του, ακόμα κι αν ο χωροχρόνος είναι καμπύλος. Οι νέες λεπτότητες πρέπει να ληφθούν υπόψη στη μελέτη της αιτιότητας στην κβαντική μηχανική και, ειδικότερα, στη σχετικιστική κβαντική θεωρία πεδίου. Στην κβαντική θεωρία πεδίου, η αιτιότητα σχετίζεται στενά με την αρχή της τοπικότητας. Ωστόσο, η αρχήΗ τοποθεσία σε αυτό αμφισβητείται, καθώς εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ερμηνεία της επιλεγμένης κβαντικής μηχανικής, ειδικά για πειράματα κβαντικής εμπλοκής που ικανοποιούν το θεώρημα του Bell.
Συμπέρασμα
Παρά αυτές τις λεπτότητες, η αιτιότητα παραμένει μια σημαντική και έγκυρη έννοια στις φυσικές θεωρίες. Για παράδειγμα, η ιδέα ότι τα γεγονότα μπορούν να ταξινομηθούν σε αιτίες και αποτελέσματα είναι απαραίτητη για να αποτραπούν (ή τουλάχιστον να κατανοηθούν) παράδοξα αιτιότητας όπως το «παράδοξο του παππού» που ρωτά: «Τι θα συμβεί αν ένας ταξιδιώτης σκοτώσει τον παππού του πριν συναντά ποτέ τη γιαγιά του;"
εφέ πεταλούδας
Θεωρίες στη φυσική, όπως το φαινόμενο της πεταλούδας από τη θεωρία του χάους, ανοίγουν πιθανότητες όπως κατανεμημένα συστήματα παραμέτρων στην αιτιότητα.
Ένας σχετικός τρόπος ερμηνείας του φαινομένου της πεταλούδας είναι να το δούμε ως ένδειξη της διαφοράς μεταξύ της εφαρμογής της έννοιας της αιτιότητας στη φυσική και της γενικότερης χρήσης της αιτιότητας. Στην κλασική (νευτώνεια) φυσική, στη γενική περίπτωση, λαμβάνονται (ρητά) υπόψη μόνο εκείνες οι συνθήκες που είναι απαραίτητες και επαρκείς για την εμφάνιση ενός γεγονότος. Η παραβίαση της αρχής της αιτιότητας είναι επίσης παραβίαση των νόμων της κλασικής φυσικής. Σήμερα, αυτό επιτρέπεται μόνο σε οριακές θεωρίες.
Η αρχή της αιτιότητας υπονοεί μια σκανδάλη που ξεκινά την κίνηση ενός αντικειμένου. Με τον ίδιο τρόπο, μια πεταλούδα μπορείθεωρείται ως η αιτία του ανεμοστρόβιλου στο κλασικό παράδειγμα που εξηγεί τη θεωρία του φαινομένου της πεταλούδας.
Αιτιότητα και κβαντική βαρύτητα
Αιτιατική Δυναμική Τριγωνοποίηση (συντομογραφία CDT), που εφευρέθηκε από τους Renata Loll, Jan Ambjörn και Jerzy Jurkiewicz και διαδόθηκε από τους Fotini Markopulo και Lee Smolin, είναι μια προσέγγιση της κβαντικής βαρύτητας που, όπως η κβαντική βαρύτητα βρόχου, είναι ανεξάρτητη από το φόντο. Αυτό σημαίνει ότι δεν αναλαμβάνει καμία προϋπάρχουσα αρένα (διαστατικός χώρος), αλλά προσπαθεί να δείξει πώς η ίδια η δομή του χωροχρόνου εξελίσσεται σταδιακά. Το συνέδριο Loops '05, που οργανώθηκε από πολλούς θεωρητικούς της κβαντικής βαρύτητας βρόχου, περιλάμβανε αρκετές παρουσιάσεις που συζητούσαν το CDT σε επαγγελματικό επίπεδο. Αυτό το συνέδριο προκάλεσε σημαντικό ενδιαφέρον από την επιστημονική κοινότητα.
Σε μεγάλη κλίμακα, αυτή η θεωρία αναδημιουργεί τον γνωστό 4-διάστατο χωροχρόνο, αλλά δείχνει ότι ο χωροχρόνος πρέπει να είναι δισδιάστατος στην κλίμακα Planck και να δείχνει φράκταλ δομή σε φέτες σταθερού χρόνου. Χρησιμοποιώντας μια δομή που ονομάζεται simplex, διαιρεί τον χωροχρόνο σε μικροσκοπικά τριγωνικά τμήματα. Το απλό είναι μια γενικευμένη μορφή τριγώνου σε διαφορετικές διαστάσεις. Το τρισδιάστατο απλό συνήθως ονομάζεται τετράεδρο, ενώ το τετραδιάστατο είναι το κύριο δομικό στοιχείο σε αυτή τη θεωρία, γνωστό και ως πεντάτοπο ή πεντάχορο. Κάθε simplex είναι γεωμετρικά επίπεδο, αλλά τα simplex μπορούν να «κολληθούν» μεταξύ τους με διάφορους τρόπους για να δημιουργήσουν καμπυλωτούς χώρους. Σε περιπτώσεις που προηγούμεναΟι προσπάθειες τριγωνισμού κβαντικών χώρων παρήγαγαν μικτά σύμπαντα με πάρα πολλές διαστάσεις ή ελάχιστα σύμπαντα με πολύ λίγες, το CDT αποφεύγει αυτό το πρόβλημα επιτρέποντας μόνο διαμορφώσεις όπου η αιτία προηγείται οποιουδήποτε αποτελέσματος. Με άλλα λόγια, τα χρονικά πλαίσια όλων των συνδεδεμένων άκρων των απλών, σύμφωνα με την έννοια του CDT, πρέπει να συμπίπτουν μεταξύ τους. Έτσι, ίσως η αιτιότητα να βρίσκεται κάτω από τη γεωμετρία του χωροχρόνου.
Θεωρία των σχέσεων αιτίου και αποτελέσματος
Στη θεωρία των σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος, η αιτιότητα κατέχει ακόμη πιο εξέχουσα θέση. Η βάση αυτής της προσέγγισης της κβαντικής βαρύτητας είναι το θεώρημα του David Malament. Αυτό το θεώρημα δηλώνει ότι η αιτιακή δομή του χωροχρόνου είναι επαρκής για να αποκαταστήσει την σύμμορφη τάξη του. Επομένως, η γνώση του σύμμορφου παράγοντα και της αιτιακής δομής είναι αρκετή για να γνωρίζουμε τον χωροχρόνο. Με βάση αυτό, ο Raphael Sorkin πρότεινε την ιδέα των αιτιακών συνδέσεων, η οποία είναι μια θεμελιωδώς διακριτή προσέγγιση της κβαντικής βαρύτητας. Η αιτιακή δομή του χωροχρόνου αναπαρίσταται ως αρχέγονο σημείο και ο σύμμορφος παράγοντας μπορεί να καθοριστεί προσδιορίζοντας κάθε στοιχείο αυτού του αρχέγονου σημείου με μονάδα όγκου.
Τι λέει η αρχή της αιτιότητας στη διαχείριση
Για τον ποιοτικό έλεγχο στην κατασκευή, τη δεκαετία του 1960, ο Kaworu Ishikawa ανέπτυξε ένα διάγραμμα αιτίας-αποτελέσματος γνωστό ως "διάγραμμα Ishikawa" ή "διάγραμμα ιχθυελαίου". Το διάγραμμα κατηγοριοποιεί όλες τις πιθανές αιτίες σε έξι κύριεςκατηγορίες που εμφανίζονται άμεσα. Αυτές οι κατηγορίες στη συνέχεια υποδιαιρούνται σε μικρότερες υποκατηγορίες. Η μέθοδος Ishikawa εντοπίζει τις «αιτίες» της πίεσης μεταξύ τους από διάφορες ομάδες που εμπλέκονται στην παραγωγική διαδικασία μιας επιχείρησης, μιας εταιρείας ή μιας εταιρείας. Αυτές οι ομάδες μπορούν στη συνέχεια να επισημανθούν ως κατηγορίες στα γραφήματα. Η χρήση αυτών των διαγραμμάτων υπερβαίνει πλέον τον ποιοτικό έλεγχο των προϊόντων και χρησιμοποιούνται σε άλλους τομείς διαχείρισης, καθώς και στον τομέα της μηχανικής και των κατασκευών. Τα σχήματα του Ishikawa έχουν επικριθεί επειδή δεν έκαναν διάκριση μεταξύ των απαραίτητων και επαρκών συνθηκών για να προκύψει σύγκρουση μεταξύ των ομάδων που συμμετέχουν στην παραγωγή. Αλλά φαίνεται ότι ο Ishikawa δεν σκέφτηκε καν αυτές τις διαφορές.
Ο ντετερμινισμός ως κοσμοθεωρία
Η ντετερμινιστική κοσμοθεωρία πιστεύει ότι η ιστορία του σύμπαντος μπορεί να αναπαρασταθεί εξαντλητικά ως μια εξέλιξη γεγονότων, που αντιπροσωπεύει μια συνεχή αλυσίδα αιτιών και αποτελεσμάτων. Οι ριζοσπάστες ντετερμινιστές, για παράδειγμα, είναι βέβαιοι ότι δεν υπάρχει «ελεύθερη βούληση», αφού τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο, κατά τη γνώμη τους, υπόκεινται στην αρχή της αντιστοιχίας και της αιτιότητας.
