Cēloņsakarības princips (saukts arī par cēloņa un seku likumu) ir tas, kas saista vienu procesu (cēloni) ar citu procesu vai stāvokli (seku), kur pirmais ir daļēji atbildīgs par otro, bet otrais. ir daļēji atkarīgs no pirmā. Šis ir viens no galvenajiem loģikas un fizikas likumiem. Tomēr nesen franču un Austrālijas fiziķi izslēdza cēloņsakarības principu optiskajā sistēmā, ko viņi nesen mākslīgi izveidoja.
Kopumā jebkuram procesam ir daudz iemeslu, kas tam ir cēloņsakarības, un tie visi slēpjas tā pagātnē. Viens efekts savukārt var būt cēlonis daudzām citām sekām, kuras visas ir tās nākotnē. Cēloņsakarībai ir metafiziska saistība ar laika un telpas jēdzieniem, un cēloņsakarības principa pārkāpums tiek uzskatīts par nopietnu loģisku kļūdu gandrīz visās mūsdienu zinātnēs.
Jēdziena būtība
Cēloņsakarība ir abstrakcija, kas norāda uz pasaules attīstību, un tāpēc tā ir galvenā koncepcija, kas ir vairāk pakļautaizskaidrot dažādus progresēšanas jēdzienus. Tas savā ziņā ir saistīts ar efektivitātes jēdzienu. Lai izprastu cēloņsakarības principu (īpaši filozofijā, loģikā un matemātikā), ir jābūt labai loģiskai domāšanai un intuīcijai. Šis jēdziens ir plaši pārstāvēts loģikā un valodniecībā.
Cēloņsakarība filozofijā
Filozofijā cēloņsakarības princips tiek uzskatīts par vienu no pamatprincipiem. Aristoteļa filozofija lieto vārdu "cēlonis", lai apzīmētu "paskaidrojumu" vai atbildi uz jautājumu "kāpēc?", ieskaitot materiālus, formālus, efektīvus un galīgos "cēloņus". Pēc Aristoteļa domām, "cēlonis" ir arī visa izskaidrojums. Cēloņsakarības tēma joprojām ir galvenā mūsdienu filozofijā.
Relativitāte un kvantu mehānika
Lai saprastu, ko saka cēloņsakarības princips, jums ir jāpārzina Alberta Einšteina relativitātes teorijas un kvantu mehānikas pamati. Klasiskajā fizikā efekts nevar rasties, pirms parādās tā tiešais cēlonis. Cēloņsakarības princips, patiesības princips, relativitātes princips ir diezgan cieši saistīti viens ar otru. Piemēram, Einšteina īpašajā relativitātes teorijā cēloņsakarība nozīmē, ka efekts nevar rasties neatkarīgi no cēloņa, kas neatrodas notikuma aizmugurējā (pagātnes) gaismas konusā. Tāpat cēlonim nevar būt ietekme ārpus tā (nākotnes) gaismas konusa. Šis abstraktais un garais Einšteina skaidrojums, kas lasītājam bija neskaidrs no fizikas, noveda pie ievadacēloņsakarības princips kvantu mehānikā. Katrā ziņā Einšteina ierobežojumi atbilst saprātīgam pārliecībai (vai pieņēmumam), ka cēloņsakarības nevar pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu un/vai laika ritējumu. Kvantu lauka teorijā novērotajiem notikumiem ar kosmosa atkarību ir jāpārvietojas, tāpēc novēroto objektu novērojumu vai mērījumu secība neietekmē to īpašības. Atšķirībā no kvantu mehānikas, klasiskās mehānikas cēloņsakarības principam ir pavisam cita nozīme.
Ņūtona otrais likums
Cēloņsakarību nevajadzētu jaukt ar Ņūtona otro impulsa saglabāšanas likumu, jo šī neskaidrība ir fizikālo likumu telpiskās viendabības sekas.
Viena no cēloņsakarības principa prasībām, kas ir spēkā cilvēka pieredzes līmenī, ir tāda, ka cēlonim un sekām jābūt starpniecībā telpā un laikā (kontakta prasība). Šī prasība ir bijusi ļoti svarīga pagātnē, pirmkārt, tiešās kauzālo procesu novērošanas procesā (piemēram, pajūgu stumšana), otrkārt, kā problemātisks Ņūtona gravitācijas teorijas aspekts (Zemes pievilkšanās ar Sauli). izmantojot darbību no attāluma), aizstājot tādus mehāniskus priekšlikumus kā Dekarta virpuļu teorija. Cēloņsakarības princips bieži tiek uzskatīts par stimulu dinamiskā lauka teoriju (piemēram, Maksvela elektrodinamikas un Einšteina vispārējās relativitātes teorijas) attīstībai, kas daudz labāk izskaidro fizikas pamatjautājumus.iepriekšminētā Dekarta teorija. Turpinot klasiskās fizikas tēmu, varam atsaukt atmiņā Puankarē devumu - kauzalitātes princips elektrodinamikā, pateicoties viņa atklājumam, kļuvis vēl aktuālāks.
Empīrija un metafizika
Empīristu nepatika pret metafiziskiem skaidrojumiem (piemēram, Dekarta virpuļu teoriju) spēcīgi ietekmē domu par cēloņsakarības nozīmi. Attiecīgi šīs koncepcijas pretenciozitāte ir samazināta (piemēram, Ņūtona hipotēzēs). Pēc Ernsta Maka teiktā, spēka jēdziens Ņūtona otrajā likumā bija "tautoloģisks un lieks".
Cēloņsakarība vienādojumos un aprēķinu formulās
Vienādojumi vienkārši apraksta mijiedarbības procesu, bez nepieciešamības interpretēt vienu ķermeni kā cita ķermeņa kustības cēloni un paredzēt sistēmas stāvokli pēc šīs kustības pabeigšanas. Cēloņsakarības principa loma matemātiskajos vienādojumos ir sekundāra salīdzinājumā ar fiziku.
Atskaitījums un nomoloģija
No laika neatkarīga skatījuma uz cēloņsakarību iespēja ir pamatā deduktīvi-nomoloģiskajam (D-N) skatījumam uz notikuma zinātnisku skaidrojumu, ko var iekļaut zinātniskā likumā. D-N pieejas attēlojumā tiek teikts, ka fiziskais stāvoklis ir izskaidrojams, ja, piemērojot (deterministisku) likumu, to var iegūt no dotajiem sākotnējiem nosacījumiem. Šādi sākotnējie nosacījumi var ietvert zvaigžņu momentu un attālumu viena no otras, ja mēs runājam, piemēram, par astrofiziku. Šo "deterministisko skaidrojumu" dažreiz sauc par cēloņsakarību.determinisms.
Determinisms
D-N skatījuma negatīvā puse ir tāda, ka cēloņsakarības un determinisma princips ir vairāk vai mazāk identificēti. Tādējādi klasiskajā fizikā tika pieņemts, ka visas parādības ir izraisījuši (t.i., to noteica) agrāki notikumi saskaņā ar zināmiem dabas likumiem, kas vainagojās ar Pjēra Saimona Laplasa apgalvojumu, ka, ja pašreizējais pasaules stāvoklis būtu precīzi zināms., varētu arī aprēķināt tā nākotnes un pagātnes stāvokļus. Tomēr šo jēdzienu parasti dēvē par Laplasa determinismu (nevis "Laplasa cēloņsakarību"), jo tas ir atkarīgs no determinisma matemātiskajos modeļos - tāda determinisma, kāds tiek attēlots, piemēram, matemātiskajā Košī uzdevumā.
Cēloņsakarības un determinisma apjukums ir īpaši aktuāls kvantu mehānikā - šī zinātne ir cēloņsakarība tādā ziņā, ka daudzos gadījumos tā nevar noteikt faktiski novēroto seku cēloņus vai paredzēt identisku cēloņu sekas, bet, iespējams, joprojām tiek noteikts dažās tā interpretācijās - piemēram, ja tiek pieņemts, ka viļņa funkcija faktiski nesabrūk, kā tas ir daudzu pasauļu interpretācijā, vai ja tās sabrukums ir saistīts ar slēptiem mainīgajiem, vai vienkārši pārdefinē determinismu kā vērtību, kas nosaka varbūtības, nevis specifiski efekti.
Grūti par kompleksu: cēloņsakarība, determinisms un cēloņsakarības princips kvantu mehānikā
Mūsdienu fizikā cēloņsakarības jēdziens joprojām nav pilnībā izprasts. Saprašanaspeciālā relativitāte apstiprināja pieņēmumu par cēloņsakarību, bet tie padarīja vārda "vienlaicīgs" nozīmi atkarīgu no novērotāja (tādā nozīmē, kādā novērotājs tiek saprasts kvantu mehānikā). Tāpēc relatīvistiskais cēloņsakarības princips saka, ka pēc visu inerciālo novērotāju domām, cēlonim ir jābūt pirms darbības. Tas ir līdzvērtīgi apgalvojumam, ka cēloni un tā ietekmi atdala laika intervāls un ka sekas pieder cēloņa nākotnei. Ja laika intervāls atdala divus notikumus, tas nozīmē, ka signālu starp tiem var nosūtīt ar ātrumu, kas nepārsniedz gaismas ātrumu. No otras puses, ja signāli var pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu, tas pārkāptu cēloņsakarību, jo tas ļautu signālu nosūtīt ar starplaikiem, kas nozīmē, ka vismaz dažiem inerciālajiem novērotājiem signāls šķitīs pārvietoties atpakaļ laikā. Šī iemesla dēļ īpašā relativitāte neļauj dažādiem objektiem sazināties vienam ar otru ātrāk par gaismas ātrumu.
Vispārējā relativitāte
Vispārējā relativitātē cēloņsakarības princips ir vispārināts visvienkāršākajā veidā: efektam ir jāpieder tā cēloņa nākotnes gaismas konusam, pat ja telpa ir izliekta. Cēloņsakarības izpētē kvantu mehānikā un jo īpaši relativistiskajā kvantu lauka teorijā ir jāņem vērā jauni smalkumi. Kvantu lauka teorijā cēloņsakarība ir cieši saistīta ar lokalitātes principu. Tomēr principsatrašanās vieta tajā ir apstrīdēta, jo tā ir ļoti atkarīga no izvēlētās kvantu mehānikas interpretācijas, īpaši kvantu sapīšanās eksperimentiem, kas apmierina Bela teorēmu.
Secinājums
Neskatoties uz šiem smalkumiem, cēloņsakarība joprojām ir svarīgs un derīgs jēdziens fiziskajās teorijās. Piemēram, uzskats, ka notikumus var sakārtot cēloņos un sekās, ir nepieciešams, lai novērstu (vai vismaz saprastu) cēloņsakarības paradoksus, piemēram, "vectēva paradoksu", kas jautā: "Kas notiek, ja ceļotājam ir laiks nogalināt savu vectēvu, pirms viņš kādreiz ir saticis savu vecmāmiņu?"
Tauriņa efekts
Teorijas fizikā, piemēram, tauriņa efekts no haosa teorijas, paver tādas iespējas kā dalītas parametru sistēmas cēloņsakarībās.
Saistīts veids, kā interpretēt tauriņa efektu, ir redzēt to kā atšķirību starp cēloņsakarības jēdziena piemērošanu fizikā un vispārīgāku cēloņsakarības lietojumu. Klasiskajā (Ņūtona) fizikā vispārīgā gadījumā tiek ņemti vērā tikai tie nosacījumi, kas ir nepieciešami un pietiekami, lai notikums notiktu. Cēloņsakarības principa pārkāpums ir arī klasiskās fizikas likumu pārkāpums. Mūsdienās tas ir pieļaujams tikai marginālās teorijās.
Cēloņsakarības princips ietver sprūda, kas sāk objekta kustību. Tādā pašā veidā tauriņš vartiek uzskatīts par viesuļvētras cēloni klasiskajā piemērā, kas izskaidro tauriņa efekta teoriju.
Cēloņsakarība un kvantu gravitācija
Cēloņsakarības dinamiskā triangulācija (saīsināti kā CDT), ko izgudroja Renata Loll, Jan Ambjörn un Jerzy Jurkiewicz un popularizēja Fotini Markopul un Lee Smolin, ir pieeja kvantu gravitācijai, kas, tāpat kā cilpas kvantu gravitācija, ir neatkarīga no fona. Tas nozīmē, ka viņš neuzņemas nekādu jau esošu arēnu (dimensiju telpu), bet gan mēģina parādīt, kā pakāpeniski attīstās pati telpas-laika struktūra. Konferencē Loops '05, ko organizēja daudzi cilpas kvantu gravitācijas teorētiķi, tika iekļautas vairākas prezentācijas, kurās tika apspriesta CDT profesionālā līmenī. Šī konference izraisīja ievērojamu interesi zinātnieku aprindās.
Lielā mērogā šī teorija atjauno pazīstamo 4-dimensiju telpas-laiku, bet parāda, ka telpai jābūt divdimensiju Planka skalā un jāparāda fraktāļu struktūra nemainīga laika šķēlēs. Izmantojot struktūru, ko sauc par simpleksu, tā sadala telpas laiku mazās trīsstūrveida daļās. Simplekss ir vispārināta trijstūra forma dažādās dimensijās. Trīsdimensiju simpleksu parasti sauc par tetraedru, savukārt četrdimensiju ir šīs teorijas galvenais celtniecības bloks, kas pazīstams arī kā pentatops vai pentahorons. Katrs simplekss ir ģeometriski plakans, bet simpleksus var “salīmēt” kopā dažādos veidos, veidojot izliektas telpas. Gadījumos, kad iepriekšmēģinājumi triangulēt kvantu telpas radīja jauktus Visumus ar pārāk daudzām dimensijām vai minimālus Visumus ar pārāk maziem, CDT izvairās no šīs problēmas, pieļaujot tikai konfigurācijas, kurās cēlonis ir pirms jebkādas sekas. Citiem vārdiem sakot, visu savienoto vienkāršojumu šķautņu laika rāmjiem saskaņā ar CDT koncepciju ir jāsakrīt vienam ar otru. Tādējādi, iespējams, kauzalitāte ir telpas-laika ģeometrijas pamatā.
Cēloņu un seku attiecību teorija
Cēloņu un seku attiecību teorijā cēloņsakarība ieņem vēl ievērojamāku vietu. Šīs pieejas kvantu gravitācijai pamatā ir Deivida Malamenta teorēma. Šī teorēma nosaka, ka kauzālā telpas laika struktūra ir pietiekama, lai atjaunotu tās konformālo klasi. Tāpēc, lai zinātu telpu-laiku, pietiek ar konformālā faktora un cēloņsakarības struktūras zināšanu. Pamatojoties uz to, Rafaels Sorkins ierosināja ideju par cēloņsakarībām, kas ir principiāli diskrēta pieeja kvantu gravitācijai. Telpas-laika kauzālā struktūra ir attēlota kā pirmatnējais punkts, un konformālo faktoru var noteikt, identificējot katru šī pirmatnējā punkta elementu ar tilpuma vienību.
Ko saka cēloņsakarības princips vadībā
Ražošanas kvalitātes kontrolei 1960. gados Kavoru Išikava izstrādāja cēloņu un seku diagrammu, kas pazīstama kā "Ishikawa diagramma" vai "zivju eļļas diagramma". Diagrammā visi iespējamie cēloņi ir iedalīti sešos galvenajoskategorijas, kas tiek rādītas tieši. Pēc tam šīs kategorijas tiek iedalītas mazākās apakškategorijās. Ishikawa metode identificē dažādu uzņēmumu, uzņēmumu vai korporāciju ražošanas procesā iesaistīto grupu spiediena "cēloņus" vienam uz otru. Pēc tam šīs grupas diagrammās var apzīmēt kā kategorijas. Šo diagrammu izmantošana tagad pārsniedz produktu kvalitātes kontroli, un tās tiek izmantotas citās vadības jomās, kā arī inženierzinātņu un būvniecības jomā. Išikavas shēmas ir kritizētas par to, ka tās nespēj nošķirt nepieciešamos un pietiekamos apstākļus, lai rastos konflikts starp ražošanā iesaistītajām grupām. Taču šķiet, ka Išikava par šīm atšķirībām pat nedomāja.
Determinisms kā pasaules uzskats
Deterministiskais pasaules uzskats uzskata, ka Visuma vēsturi var izsmeļoši attēlot kā notikumu progresu, kas pārstāv nepārtrauktu cēloņu un seku ķēdi. Radikālie deterministi, piemēram, ir pārliecināti, ka nav tādas lietas kā "brīva griba", jo viss šajā pasaulē, pēc viņu domām, ir pakļauts atbilstības un cēloņsakarības principam.
