Načelo kauzalnosti (takođe zvano zakon uzroka i posledice) je ono koje povezuje jedan proces (uzrok) sa drugim procesom ili stanjem (posledicom), pri čemu je prvi delimično odgovoran za drugi, a drugi dijelom ovisi o prvom. Ovo je jedan od glavnih zakona logike i fizike. Međutim, nedavno su francuski i australski fizičari isključili princip kauzalnosti u optičkom sistemu koji su nedavno stvorili umjetno.
Uopšteno govoreći, svaki proces ima mnogo uzroka koji su uzročni faktori za njega, i svi oni leže u njegovoj prošlosti. Jedan efekat, zauzvrat, može biti uzrok mnogih drugih efekata, od kojih svi leže u njegovoj budućnosti. Uzročnost ima metafizičku vezu sa konceptima vremena i prostora, a kršenje principa uzročnosti smatra se ozbiljnom logičkom greškom u skoro svim modernim naukama.
Suština koncepta
Kauzalnost je apstrakcija koja ukazuje na to kako se svijet razvija, te je stoga glavni koncept sklonijiobjasniti različite koncepte progresije. To je u nekom smislu povezano sa konceptom efikasnosti. Da bi se razumio princip kauzalnosti (posebno u filozofiji, logici i matematici), potrebno je imati dobro logičko mišljenje i intuiciju. Ovaj koncept je široko zastupljen u logici i lingvistici.
Kauzalnost u filozofiji
U filozofiji se princip kauzalnosti smatra jednim od osnovnih principa. Aristotelova filozofija koristi riječ "uzrok" da znači "objašnjenje" ili odgovor na pitanje "zašto?", uključujući materijalne, formalne, efikasne i krajnje "uzroke". Prema Aristotelu, "uzrok" je i objašnjenje svega. Tema kauzalnosti ostaje centralna u savremenoj filozofiji.
Relativnost i kvantna mehanika
Da biste razumjeli šta kaže princip kauzalnosti, morate biti upoznati sa teorijama relativnosti Alberta Einsteina i osnovama kvantne mehanike. U klasičnoj fizici, učinak ne može nastupiti prije nego se pojavi njegov neposredni uzrok. Princip kauzalnosti, princip istine, princip relativnosti su usko povezani jedno s drugim. Na primjer, u Ajnštajnovoj specijalnoj teoriji relativnosti, kauzalnost znači da se efekat ne može pojaviti bez obzira na uzrok koji nije u zadnjem (prošlom) svetlosnom stošcu događaja. Isto tako, uzrok ne može imati efekt izvan svog (budućeg) svjetlosnog stožca. Ovo apstraktno i dugačko Ajnštajnovo objašnjenje, nejasno čitaocu daleko od fizike, dovelo je do uvodaprincip kauzalnosti u kvantnoj mehanici. U svakom slučaju, Ajnštajnova ograničenja su u skladu sa razumnim uverenjem (ili pretpostavkom) da uzročni uticaji ne mogu da putuju brže od brzine svetlosti i/ili protoka vremena. U kvantnoj teoriji polja, posmatrani događaji sa zavisnošću nalik na prostor moraju komutirati, tako da redosled posmatranja ili merenja posmatranih objekata ne utiče na njihova svojstva. Za razliku od kvantne mehanike, princip kauzalnosti klasične mehanike ima potpuno drugačije značenje.
Njutnov drugi zakon
Uzročnost ne treba mešati sa drugim Newtonovim zakonom održanja momenta, jer je ova konfuzija posledica prostorne homogenosti fizičkih zakona.
Jedan od zahtjeva principa kauzalnosti, koji važi na nivou ljudskog iskustva, jeste da uzrok i posljedica moraju biti posredovani u prostoru i vremenu (zahtjev kontakta). Ovaj zahtjev je bio vrlo važan u prošlosti, prvenstveno u procesu direktnog posmatranja uzročnih procesa (na primjer, guranje kolica), a drugo, kao problematičan aspekt Newtonove teorije gravitacije (privlačenje Zemlje Suncem). kroz akciju na daljinu), zamjenjujući mehaničke prijedloge poput Descartesove teorije vrtloga. Princip kauzalnosti se često smatra poticajem za razvoj teorija dinamičkog polja (na primjer, Maxwellova elektrodinamika i Ajnštajnova opšta teorija relativnosti) koje objašnjavaju fundamentalna pitanja fizike mnogo bolje odgore pomenuta Descartesova teorija. Nastavljajući temu klasične fizike, možemo se prisjetiti doprinosa Poincaréa - princip kauzalnosti u elektrodinamici, zahvaljujući njegovom otkriću, postao je još relevantniji.
Empirika i metafizika
Averzija empirista prema metafizičkim objašnjenjima (kao što je Descartesova teorija vrtloga) ima snažan utjecaj na ideju o važnosti kauzalnosti. Shodno tome, pretencioznost ovog koncepta je umanjivana (na primjer, u Newtonovim hipotezama). Prema Ernstu Machu, koncept sile u drugom Newtonovom zakonu bio je "tautološki i suvišan".
Uzročnost u jednačinama i formulama za izračunavanje
Jednačine jednostavno opisuju proces interakcije, bez potrebe da se jedno tijelo tumači kao uzrok kretanja drugog i predvidi stanje sistema nakon što se ovo kretanje završi. Uloga principa kauzalnosti u matematičkim jednačinama je sekundarna u odnosu na fiziku.
Odbitak i nomologija
Mogućnost vremenski nezavisnog pogleda na uzročnost leži u osnovi deduktivno-nomološkog (D-N) pogleda na naučno objašnjenje događaja koje se može inkorporirati u naučni zakon. U predstavljanju D-N pristupa, kaže se da je fizičko stanje objašnjivo ako se primjenom (determinističkog) zakona može dobiti iz datih početnih uslova. Takvi početni uslovi mogu uključivati impulse i udaljenost zvijezda jedna od druge, ako govorimo, na primjer, o astrofizici. Ovo "determinističko objašnjenje" se ponekad naziva kauzalnim.determinizam.
Determinizam
Loša strana D-N gledišta je da su princip uzročnosti i determinizma manje-više identificirani. Dakle, u klasičnoj fizici se pretpostavljalo da su sve pojave uzrokovane (tj. određene) ranijim događajima u skladu sa poznatim zakonima prirode, što je kulminiralo tvrdnjom Pierre-Simona Laplacea da ako se trenutno stanje svijeta zna iz tačnosti, može se izračunati i njegovo buduće i prošlo stanje. Međutim, ovaj koncept se obično naziva Laplaceov determinizam (a ne "Laplasova kauzalnost") jer zavisi od determinizma u matematičkim modelima - takav determinizam kakav je predstavljen, na primjer, u matematičkom Cauchy problemu.
Zbrka kauzalnosti i determinizma posebno je akutna u kvantnoj mehanici - ova nauka je akauzalna u smislu da u mnogim slučajevima ne može identifikovati uzroke stvarno uočenih efekata ili predvideti efekte identičnih uzroka, ali, možda, je još uvijek određena u nekim svojim interpretacijama - na primjer, ako se pretpostavlja da se valna funkcija zapravo ne urušava, kao u interpretaciji više svjetova, ili ako je njen kolaps posljedica skrivenih varijabli, ili jednostavno redefinira determinizam kao vrijednost koja određuje vjerovatnoće umjesto specifičnih efekata.
Teško o kompleksu: kauzalnost, determinizam i princip kauzalnosti u kvantnoj mehanici
U modernoj fizici, koncept kauzalnosti još uvijek nije u potpunosti shvaćen. Razumijevanjespecijalna teorija relativnosti potvrdila je pretpostavku o uzročnosti, ali je učinila da značenje riječi "simultano" zavisi od posmatrača (u smislu u kojem se posmatrač razumije u kvantnoj mehanici). Prema tome, relativistički princip kauzalnosti kaže da uzrok mora prethoditi akciji prema svim inercijskim posmatračima. Ovo je ekvivalentno tome da kažemo da su uzrok i njegova posljedica odvojeni vremenskim intervalom i da posljedica pripada budućnosti uzroka. Ako vremenski interval razdvaja dva događaja, to znači da se između njih može poslati signal brzinom koja ne prelazi brzinu svjetlosti. S druge strane, ako signali mogu putovati brže od brzine svjetlosti, to bi narušilo uzročnost jer bi omogućilo slanje signala u srednjim intervalima, što znači da bi barem nekim inercijskim posmatračima signal izgledao kao da kretati se unazad u vremenu. Iz tog razloga, specijalna teorija relativnosti ne dozvoljava različitim objektima da međusobno komuniciraju brže od brzine svjetlosti.
Opšta relativnost
U opštoj relativnosti, princip kauzalnosti je generalizovan na najjednostavniji način: efekat mora pripadati budućem svetlosnom konusu njegovog uzroka, čak i ako je prostor-vreme zakrivljeno. Nove suptilnosti moraju se uzeti u obzir u proučavanju kauzalnosti u kvantnoj mehanici i, posebno, u relativističkoj kvantnoj teoriji polja. U kvantnoj teoriji polja, kauzalnost je usko povezana sa principom lokalnosti. Međutim, principLokalitet u njemu je sporan, jer je u velikoj mjeri ovisan o interpretaciji odabrane kvantne mehanike, posebno za eksperimente kvantnog zapletanja koji zadovoljavaju Bellov teorem.
Zaključak
Uprkos ovim suptilnostima, kauzalnost ostaje važan i valjan koncept u fizičkim teorijama. Na primjer, ideja da se događaji mogu poredati u uzroke i posljedice neophodna je da bi se spriječili (ili barem razumjeli) paradoks uzročnosti kao što je "paradoks djeda" koji se pita: "Šta se događa ako putnik ima vremena da ubije svog djeda prije nego što je li ikada sreo svoju baku?"
Efekat leptira
Teorije u fizici, kao što je efekat leptira iz teorije haosa, otvaraju mogućnosti kao što su distribuirani sistemi parametara u kauzalnosti.
Srodan način tumačenja efekta leptira je da se na njega vidi razlika između primjene pojma kauzalnosti u fizici i općenitije upotrebe kauzalnosti. U klasičnoj (njutnovskoj) fizici se u opštem slučaju (eksplicitno) uzimaju u obzir samo oni uslovi koji su neophodni i dovoljni za nastanak nekog događaja. Povreda principa uzročnosti je takođe kršenje zakona klasične fizike. Danas je to dozvoljeno samo u marginalnim teorijama.
Princip kauzalnosti podrazumijeva okidač koji pokreće kretanje objekta. Na isti način može i leptirsmatra se uzrokom tornada u klasičnom primjeru koji objašnjava teoriju efekta leptira.
Uzročnost i kvantna gravitacija
Kauzalna dinamička triangulacija (skraćeno CDT), koju su izmislili Renata Loll, Jan Ambjörn i Jerzy Jurkiewicz, a popularizirali Fotini Markopulo i Lee Smolin, je pristup kvantnoj gravitaciji koji je, kao i kvantna gravitacija petlje, nezavisan od pozadine. To znači da on ne pretpostavlja nikakvu već postojeću arenu (dimenzionalni prostor), već pokušava pokazati kako se struktura samog prostora-vremena postepeno razvija. Konferencija Loops '05, koju su organizovali mnogi teoretičari kvantne gravitacije petlje, uključivala je nekoliko prezentacija koje su diskutovale o CDT-u na profesionalnom nivou. Ova konferencija izazvala je veliko interesovanje naučne zajednice.
U velikoj mjeri, ova teorija rekreira poznati 4-dimenzionalni prostor-vrijeme, ali pokazuje da prostor-vrijeme mora biti dvodimenzionalno na Planckovoj skali i pokazati fraktalnu strukturu na isječcima konstantnog vremena. Koristeći strukturu koja se zove simpleks, ona dijeli prostor-vrijeme na male trouglaste dijelove. Simpleks je generalizovani oblik trokuta u različitim dimenzijama. Trodimenzionalni simpleks se obično naziva tetraedar, dok je četverodimenzionalni glavni građevinski blok u ovoj teoriji, poznat i kao pentatop ili pentahoron. Svaki simpleks je geometrijski ravan, ali se simpleksi mogu "zalijepiti" zajedno na različite načine kako bi se stvorili zakrivljeni prostori. U slučajevima kada su prethodniPokušavajući da triangulira kvantne prostore proizveo mješovite svemire sa previše dimenzija, ili minimalne svemire sa premalo, CDT izbjegava ovaj problem dozvoljavajući samo konfiguracije gdje uzrok prethodi bilo kakvom efektu. Drugim riječima, vremenski okviri svih povezanih rubova simplesa, prema CDT konceptu, moraju se međusobno poklapati. Stoga, možda uzročnost leži u osnovi geometrije prostor-vremena.
Teorija uzročno-posledičnih odnosa
U teoriji uzročno-posledičnih veza, kauzalnost zauzima još istaknutije mjesto. Osnova ovog pristupa kvantnoj gravitaciji je teorema Davida Malamenta. Ova teorema kaže da je kauzalna prostor-vremenska struktura dovoljna da obnovi svoju konformnu klasu. Stoga je poznavanje konformnog faktora i uzročne strukture dovoljno da se poznaje prostor-vrijeme. Na osnovu toga, Raphael Sorkin je predložio ideju kauzalnih veza, što je u osnovi diskretni pristup kvantnoj gravitaciji. Uzročna struktura prostor-vremena je predstavljena kao primordijalna tačka, a konformni faktor se može ustanoviti identifikacijom svakog elementa ove primordijalne tačke jediničnim volumenom.
Šta princip kauzalnosti kaže u menadžmentu
Za kontrolu kvaliteta u proizvodnji, 1960-ih, Kaworu Ishikawa je razvio dijagram uzroka i posljedice poznat kao "Ishikawa dijagram" ili "dijagram ribljeg ulja". Dijagram kategorizira sve moguće uzroke u šest glavnihkategorije koje se direktno prikazuju. Ove kategorije se zatim dijele na manje potkategorije. Ishikawa metoda identifikuje "uzroke" pritiska jedni na druge od strane različitih grupa uključenih u proizvodni proces firme, kompanije ili korporacije. Ove grupe se zatim mogu označiti kao kategorije na grafikonima. Upotreba ovih dijagrama sada prevazilazi kontrolu kvaliteta proizvoda, a koriste se i u drugim oblastima menadžmenta, kao i u oblasti inženjeringa i građevinarstva. Ishikawine šeme su kritikovane jer nisu razlikovale neophodne i dovoljne uslove za nastanak sukoba između grupa uključenih u proizvodnju. Ali izgleda da Ishikawa nije ni razmišljao o ovim razlikama.
Determinizam kao pogled na svijet
Deterministički pogled na svet veruje da se istorija univerzuma može iscrpno predstaviti kao progresija događaja, koji predstavlja kontinuirani lanac uzroka i posledica. Radikalni deterministi su, na primjer, sigurni da ne postoji takva stvar kao što je "slobodna volja", jer sve na ovom svijetu, po njihovom mišljenju, podliježe principu korespondencije i uzročnosti.
