Kausaalisuuden periaate (kutsutaan myös syyn ja seurauksen laiksi) on se, joka yhdistää yhden prosessin (syyn) toiseen prosessiin tai tilaan (vaikutukseen), jossa ensimmäinen on osittain vastuussa toisesta ja toinen on osittain riippuvainen ensimmäisestä. Tämä on yksi logiikan ja fysiikan päälaeista. Kuitenkin äskettäin ranskalaiset ja australialaiset fyysikot poistivat kausaalisuuden periaatteen äskettäin keinotekoisesti luomastaan optisesta järjestelmästä.
Yleensä millä tahansa prosessilla on monia syitä, jotka ovat sen syy-tekijöitä, ja ne kaikki ovat sen menneisyydessä. Yksi vaikutus puolestaan voi olla syynä monille muille vaikutuksille, jotka kaikki ovat sen tulevaisuudessa. Kausaalisuudella on metafyysinen yhteys ajan ja tilan käsitteisiin, ja kausaalisuuden periaatteen rikkomista pidetään vakavana loogisena virheenä melkein kaikissa nykytieteissä.
Konseptin ydin
Syy on abstraktio, joka osoittaa, miten maailma kehittyy, ja siksi se on pääkäsite, joka on alttiimpiselittämään edistymisen eri käsitteitä. Se liittyy jossain mielessä tehokkuuden käsitteeseen. Syy-periaatteen ymmärtämiseksi (erityisesti filosofiassa, logiikassa ja matematiikassa) on oltava hyvä looginen ajattelu ja intuitio. Tämä käsite on laaj alti edustettuna logiikassa ja kielitieteessä.
Kausaalisuus filosofiassa
Filosofiassa kausaalisuuden periaatetta pidetään yhtenä perusperiaatteista. Aristoteelinen filosofia käyttää sanaa "syy" tarkoittamaan "selitystä" tai vastausta kysymykseen "miksi?", mukaan lukien aineelliset, muodolliset, tehokkaat ja lopulliset "syyt". Aristoteleen mukaan "syy" on myös kaiken selitys. Syy-teema on edelleen keskeinen nykyajan filosofiassa.
Suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka
Ymmärtääksesi, mitä kausaalisuuden periaate sanoo, sinun on tunnettava Albert Einsteinin suhteellisuusteoriat ja kvanttimekaniikan perusteet. Klassisessa fysiikassa vaikutus ei voi ilmetä ennen kuin sen välitön syy ilmenee. Syy-periaate, totuusperiaate, suhteellisuusperiaate liittyvät melko läheisesti toisiinsa. Esimerkiksi Einsteinin erityisessä suhteellisuusteoriassa kausaalisuus tarkoittaa, että vaikutusta ei voi tapahtua riippumatta siitä syystä, joka ei ole tapahtuman takavalossa (menneisyydessä). Samoin syyllä ei voi olla vaikutusta (tulevaisuuden) valokartionsa ulkopuolella. Tämä abstrakti ja pitkä selitys Einsteinista, joka jäi lukijalle epäselväksi kaukana fysiikasta, johti esittelyynkausaalisuuden periaate kvanttimekaniikassa. Joka tapauksessa Einsteinin rajoitukset ovat sopusoinnussa sen järkevän uskomuksen (tai oletuksen) kanssa, että kausaaliset vaikutukset eivät voi kulkea nopeammin kuin valon nopeus ja/tai ajan kuluminen. Kvanttikenttäteoriassa havaittujen tapahtumien, joilla on avaruusriippuvuus, täytyy liikkua, joten havaittujen kohteiden havaintojen tai mittausten järjestys ei vaikuta niiden ominaisuuksiin. Toisin kuin kvanttimekaniikassa, klassisen mekaniikan kausaalisuusperiaatteella on täysin erilainen merkitys.
Newtonin toinen laki
Syy-seuraussuhdetta ei pidä sekoittaa Newtonin toiseen liikemäärän säilymislakiin, koska tämä sekaannus on seurausta fysikaalisten lakien alueellisesta homogeenisuudesta.
Yksi inhimillisen kokemuksen tasolla pätevän kausaalisuuden periaatteen vaatimuksista on, että syyn ja seurauksen on välitettävä tilassa ja ajassa (kosketuksen vaatimus). Tämä vaatimus on ollut hyvin tärkeä ennenkin ennen kaikkea kausaalisten prosessien suoran havainnoinnin prosessissa (esimerkiksi kärryn työntäminen) ja toiseksi Newtonin painovoimateorian (Maan vetovoiman Auringon vetovoiman) ongelmallisena aspektina. toiminnan kautta etänä), korvaamalla mekanistiset ehdotukset, kuten Descartesin pyörteiden teoria. Kausaalisuuden periaate nähdään usein kannustimena kehittää dynaamisia kenttäteorioita (esim. Maxwellin sähködynamiikka ja Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria), jotka selittävät fysiikan peruskysymykset paljon paremmin kuinedellä mainittu Descartesin teoria. Jatkamme klassisen fysiikan teemaa, voimme palauttaa mieleen Poincarén panoksen - kausaalisuuden periaate sähködynamiikassa on hänen löytönsä ansiosta tullut entistä tärkeämmäksi.
Empiria ja metafysiikka
Empiristien vastenmielisyydellä metafyysisiä selityksiä kohtaan (kuten Descartesin pyörteiden teoria) on vahva vaikutus ajatukseen kausaalisuuden tärkeydestä. Vastaavasti tämän käsitteen pretentiivisyyttä on vähätelty (esimerkiksi Newtonin hypoteeseissa). Ernst Machin mukaan voiman käsite Newtonin toisessa laissa oli "tautologinen ja redundantti".
Kausaalisuus yhtälöissä ja laskentakaavoissa
Yhtälöt yksinkertaisesti kuvaavat vuorovaikutusprosessia ilman, että tarvitsee tulkita yhtä kappaletta toisen liikkeen syyksi ja ennustaa järjestelmän tilaa tämän liikkeen jälkeen. Syy-periaatteen rooli matemaattisissa yhtälöissä on toissijainen fysiikkaan verrattuna.
Vähennys ja nomologia
Ajasta riippumattoman kausaalisen näkemyksen mahdollisuus on taustalla deduktiiv-nomologiselle (D-N) näkemykselle tapahtuman tieteellisestä selityksestä, joka voidaan sisällyttää tieteelliseen lakiin. D-N-lähestymistavan esityksessä fysikaalisen tilan sanotaan olevan selitettävissä, jos se voidaan (determinististä) lakia soveltamalla saada annetuista alkuehdoista. Tällaisia alkuehtoja voivat olla esimerkiksi tähtien momentti ja etäisyys toisistaan, jos puhumme esimerkiksi astrofysiikasta. Tätä "determinististä selitystä" kutsutaan joskus kausaaliksi.determinismi.
Determinismi
D-N-näkemyksen haittapuoli on se, että kausaalisuuden ja determinismin periaate on enemmän tai vähemmän tunnistettu. Siten klassisessa fysiikassa oletettiin, että kaikki ilmiöt ovat aiheutuneet (eli ne määräytyivät) aikaisemmista tapahtumista tunnettujen luonnonlakien mukaisesti, mikä huipentui Pierre-Simon Laplacen väitteeseen, että jos maailman nykytila tiedettäisiin tarkasti., sen tulevaisuus ja menneisyys voitaisiin myös laskea. Tätä käsitettä kutsutaan kuitenkin yleisesti Laplacen determinismiksi (eikä "Laplacen kausaalisuudeksi"), koska se riippuu matemaattisten mallien determinismistä - sellaisesta determinismistä, joka esitetään esimerkiksi matemaattisessa Cauchyn ongelmassa.
Kausaalisuuden ja determinismin sekaannus on erityisen akuuttia kvanttimekaniikassa – tämä tiede on kausaalista siinä mielessä, että se ei monissa tapauksissa pysty tunnistamaan tosiasiallisesti havaittujen vaikutusten syitä tai ennustamaan identtisten syiden vaikutuksia, mutta ehkä on edelleen määrätty joissakin tulkinnoissaan - esimerkiksi jos a altofunktion oletetaan ei todellisuudessa romahda, kuten monien maailmojen tulkinnassa, tai jos sen romahtaminen johtuu piilomuuttujista tai yksinkertaisesti määrittelee determinismin uudelleen arvoksi, joka määrittää todennäköisyyksiä pikemminkin kuin erityisiä vaikutuksia.
Vaikeaa kompleksista: kausaalisuus, determinismi ja kausaalisuuden periaate kvanttimekaniikassa
Nykyaikaisessa fysiikassa kausaalisuuden käsitettä ei vieläkään täysin ymmärretä. Ymmärtäminenerityinen suhteellisuusteoria vahvisti oletuksen kausaalisuudesta, mutta he tekivät sanan "samanaikainen" merkityksen riippuvaiseksi havaitsijasta (sissä merkityksessä, jossa kvanttimekaniikassa havaitsija ymmärretään). Siksi kausaalisuuden relativistinen periaate sanoo, että syyn tulee edeltää toimintaa kaikkien inertiatarkkailijoiden mukaan. Tämä vastaa sanomista, että syyn ja sen seurauksen erottaa aikaväli ja että seuraus kuuluu syyn tulevaisuuteen. Jos aikaväli erottaa kaksi tapahtumaa, tämä tarkoittaa, että signaali voidaan lähettää niiden välillä nopeudella, joka ei ylitä valon nopeutta. Toisa alta, jos signaalit voivat kulkea valon nopeutta nopeammin, se loukkaisi kausaalisuutta, koska se mahdollistaisi signaalin lähettämisen välivälein, mikä tarkoittaa, että ainakin joillekin inertiaalisille tarkkailijoille signaali näyttäisi olevan liikkua ajassa taaksepäin. Tästä syystä erityinen suhteellisuusteoria ei salli eri esineiden kommunikoida toistensa kanssa valonnopeutta nopeammin.
Yleinen suhteellisuusteoria
Yleisessä suhteellisuusteoriassa kausaalisuuden periaate yleistetään yksinkertaisimmalla tavalla: vaikutuksen tulee kuulua syynsä tulevaan valokartioon, vaikka aika-avaruus olisi kaareva. Kvanttimekaniikan ja erityisesti relativistisen kvanttikenttäteorian kausaliteetin tutkimuksessa on otettava huomioon uusia hienouksia. Kvanttikenttäteoriassa kausaalisuus liittyy läheisesti paikallisuuden periaatteeseen. Periaate kuitenkinPaikkallisuus siinä on kiistanalainen, koska se on erittäin riippuvainen valitun kvanttimekaniikan tulkinnasta, erityisesti Bellin lauseen täyttävien kvanttikettumiskokeiden os alta.
Johtopäätös
Näistä hienouksista huolimatta syy-yhteys on edelleen tärkeä ja pätevä käsite fysikaalisissa teorioissa. Esimerkiksi ajatus siitä, että tapahtumat voidaan järjestää syihin ja seurauksiin, on välttämätön kausaalisuuden paradoksien estämiseksi (tai ainakin ymmärtämiseksi), kuten "isoisän paradoksi", joka kysyy: "Mitä tapahtuu, jos matkustajalla on aikaa tappaa isoisänsä ennen kuin hän onko koskaan tavannut isoäitiään?"
Perhosefekti
Fysiikan teoriat, kuten kaaosteorian perhonenefekti, avaavat mahdollisuuksia, kuten kausaalisuuden hajautettujen parametrien järjestelmiä.
Yhteinen tapa tulkita perhosefektiä on nähdä se osoittavan eron kausaalisuuden käsitteen soveltamisen fysiikassa ja yleisemmän kausaalisuuden käytön välillä. Klassisessa (newtonilaisessa) fysiikassa yleensä otetaan (eksplisiittisesti) huomioon vain ne olosuhteet, jotka ovat välttämättömiä ja riittäviä tapahtuman toteutumiselle. Syy-periaatteen rikkominen on myös klassisen fysiikan lakien rikkomista. Nykyään tämä on sallittua vain marginaalisissa teorioissa.
Syy-periaatteeseen sisältyy liipaisin, joka käynnistää kohteen liikkeen. Samalla tavalla perhonen voipidetään tornadon syynä klassisessa esimerkissä, joka selittää perhosvaikutuksen teoriaa.
Syy-yhteys ja kvanttigravitaatio
Cusal Dynamic Triangulation (lyhennettynä CDT), jonka keksivät Renata Loll, Jan Ambjörn ja Jerzy Jurkiewicz ja jonka Fotini Markopulo ja Lee Smolin ovat popularisoineet, on lähestymistapa kvanttigravitaatioon, joka, kuten silmukan kvanttigravitaatio, on taustasta riippumaton. Tämä tarkoittaa, että hän ei oleta mitään olemassa olevaa areenaa (ulottuvuusavaruutta), vaan yrittää näyttää kuinka itse aika-avaruuden rakenne vähitellen kehittyy. Monen silmukan kvanttigravitaation teoreetikon järjestämä Loops '05 -konferenssi sisälsi useita esityksiä, joissa käsiteltiin CDT:tä ammattitasolla. Tämä konferenssi herätti huomattavaa kiinnostusta tiedeyhteisössä.
Tämä teoria luo suuressa mittakaavassa uudelleen tutun 4-ulotteisen aika-avaruuden, mutta osoittaa, että aika-avaruus täytyy olla kaksiulotteinen Planckin asteikolla ja näyttää fraktaalirakennetta vakioajan siivuilla. Simplexiksi kutsutun rakenteen avulla se jakaa aika-avaruuden pieniin kolmion muotoisiin osiin. Simpleksi on kolmion yleistetty muoto eri ulottuvuuksissa. Kolmiulotteista simpleksiä kutsutaan yleensä tetraedriksi, kun taas neliulotteinen on tämän teorian päärakennuspalikka, joka tunnetaan myös pentatooppina tai pentachoronina. Jokainen simpleksi on geometrisesti tasainen, mutta yksipuoleiset voidaan "liimata" yhteen monin eri tavoin kaarevien tilojen luomiseksi. Tapauksissa, joissa aikaisempiyrittää kolmioida kvanttiavaruuksia, jotka tuottivat sekauniversumeja, joissa on liian monta ulottuvuutta, tai minimaalisia universumeja, joissa on liian vähän, CDT välttää tämän ongelman sallimalla vain konfiguraatiot, joissa syy edeltää mitä tahansa seurausta. Toisin sanoen CDT-konseptin mukaan kaikkien yksinkertaistettujen särmien aikakehysten tulee olla toistensa mukaisia. Siten ehkä kausaalisuus on aika-avaruuden geometrian taustalla.
Syy-seuraussuhteiden teoria
Syy-seuraus-suhteiden teoriassa syy-seuraus on vieläkin näkyvämpi paikka. Tämän kvanttigravitaation lähestymistavan perusta on David Malamentin lause. Tämä lause sanoo, että kausaalinen aika-avaruusrakenne on riittävä palauttamaan sen konformisen luokan. Siksi konformisen tekijän ja kausaalirakenteen tunteminen riittää tuntemaan aika-avaruus. Tämän perusteella Raphael Sorkin ehdotti ajatusta kausaalisista yhteyksistä, mikä on pohjimmiltaan diskreetti lähestymistapa kvanttigravitaatioon. Aika-avaruuden kausaalinen rakenne esitetään alkupisteenä, ja konformitekijä voidaan määrittää tunnistamalla tämän alkupisteen jokainen elementti tilavuusyksiköllä.
Mitä kausaalisuuden periaate sanoo johtamisessa
Kaworu Ishikawa kehitti 1960-luvulla tuotannon laadunvalvontaa varten syy-seurauskaavion, joka tunnetaan nimellä "Ishikawa-kaavio" tai "kalaöljykaavio". Kaaviossa kaikki mahdolliset syyt luokitellaan kuuteen pääasialliseensuoraan näytettävät luokat. Nämä luokat jaetaan sitten pienempiin alaluokkiin. Ishikawan menetelmä tunnistaa yrityksen, yrityksen tai yrityksen tuotantoprosessiin osallistuvien eri ryhmien toistensa painostuksen "syyt". Nämä ryhmät voidaan sitten merkitä luokiksi kaavioissa. Näiden kaavioiden käyttö ylittää nyt tuotteiden laadunvalvonnan, ja niitä käytetään muilla johtamisen aloilla sekä suunnittelu- ja rakentamisalalla. Ishikawan suunnitelmia on arvosteltu siitä, että ne eivät pysty erottamaan välttämättömiä ja riittäviä olosuhteita konfliktin syntymiselle tuotantoon osallistuvien ryhmien välillä. Mutta näyttää siltä, että Ishikawa ei edes ajatellut näitä eroja.
Determinismi maailmankuvana
Deterministinen maailmankuva uskoo, että maailmankaikkeuden historia voidaan tyhjentävästi esittää tapahtumien etenemisenä, joka edustaa jatkuvaa syiden ja seurausten ketjua. Esimerkiksi radikaalit deterministit ovat varmoja siitä, että "vapaata tahtoa" ei ole olemassa, koska kaikki tässä maailmassa on heidän mielestään vastaavuuden ja kausaalisuuden periaatteen alaista.
