Princip kauzality (také nazývaný zákon příčiny a následku) je ten, který dává jeden proces (příčinu) do souvislosti s jiným procesem nebo stavem (následkem), přičemž první je částečně zodpovědný za druhý a druhý je částečně závislý na prvním. To je jeden z hlavních zákonů logiky a fyziky. Nedávno však francouzští a australští fyzici vypnuli princip kauzality v optickém systému, který nedávno uměle vytvořili.
Obecně platí, že každý proces má mnoho příčin, které jsou pro něj kauzálními faktory, a všechny leží v jeho minulosti. Jeden efekt zase může být příčinou mnoha dalších efektů, které všechny leží v jeho budoucnosti. Kauzalita má metafyzickou souvislost s pojmy času a prostoru a porušení principu kauzality je téměř ve všech moderních vědách považováno za vážnou logickou chybu.
Podstata konceptu
Kauzalita je abstrakce, která naznačuje, jak se svět vyvíjí, a je proto hlavním konceptem náchylnějším kvysvětlit různé pojmy progrese. Je to v určitém smyslu spojeno s konceptem účinnosti. Aby člověk pochopil princip kauzality (zejména ve filozofii, logice a matematice), musí mít dobré logické myšlení a intuici. Tento koncept je široce zastoupen v logice a lingvistice.
Kauzalita ve filozofii
Ve filozofii je princip kauzality považován za jeden ze základních principů. Aristotelská filozofie používá slovo „příčina“ve významu „vysvětlení“nebo odpovědi na otázku „proč?“, včetně materiálních, formálních, účinných a konečných „příčin“. Podle Aristotela je „příčina“také vysvětlením všeho. Téma kauzality zůstává ústředním bodem současné filozofie.
Relativita a kvantová mechanika
Abyste pochopili, co říká princip kauzality, musíte znát teorie relativity Alberta Einsteina a základy kvantové mechaniky. V klasické fyzice nemůže dojít k účinku, dokud se neobjeví jeho bezprostřední příčina. Princip kauzality, princip pravdy, princip relativity spolu docela úzce souvisí. Například v Einsteinově speciální teorii relativity kauzalita znamená, že účinek nemůže nastat bez ohledu na příčinu, která není v zadním (minulém) světelném kuželu události. Stejně tak příčina nemůže mít účinek mimo svůj (budoucí) světelný kužel. Toto abstraktní a zdlouhavé vysvětlení Einsteina, pro čtenáře daleko od fyziky, vedlo k úvoduprincip kauzality v kvantové mechanice. Ať tak či onak, Einsteinova omezení jsou v souladu s rozumným přesvědčením (nebo předpokladem), že kauzální vlivy nemohou cestovat rychleji než rychlost světla a/nebo plynutí času. V kvantové teorii pole musí pozorované události s prostorovou závislostí komutovat, takže pořadí pozorování nebo měření pozorovaných objektů neovlivňuje jejich vlastnosti. Na rozdíl od kvantové mechaniky má princip kauzality klasické mechaniky zcela jiný význam.
Newtonův druhý zákon
Kauzalita by neměla být zaměňována s druhým Newtonovým zákonem zachování hybnosti, protože tento zmatek je důsledkem prostorové homogenity fyzikálních zákonů.
Jedním z požadavků principu kauzality, platného na úrovni lidské zkušenosti, je, že příčina a následek musí být zprostředkovány v prostoru a čase (požadavek kontaktu). Tento požadavek byl v minulosti velmi důležitý především v procesu přímého pozorování kauzálních procesů (například tlačení vozíku), za druhé jako problematický aspekt Newtonovy teorie gravitace (přitahování Země Sluncem prostřednictvím akce na dálku), nahrazující mechanistické návrhy, jako je Descartesova teorie vírů. Princip kauzality je často vnímán jako podnět pro rozvoj teorií dynamického pole (například Maxwellova elektrodynamika a Einsteinova obecná teorie relativity), které vysvětlují základní otázky fyziky mnohem lépe nežvýše zmíněná Descartova teorie. Pokračujeme-li v tématu klasické fyziky, můžeme si připomenout příspěvek Poincarého - princip kauzality v elektrodynamice se díky jeho objevu stal ještě aktuálnějším.
Empirie a metafyzika
Averze empiristů k metafyzickým vysvětlením (jako je Descartesova teorie vírů) má silný vliv na myšlenku důležitosti kauzality. V souladu s tím byla okázalost tohoto konceptu bagatelizována (například v Newtonových hypotézách). Podle Ernsta Macha byl pojem síly v druhém Newtonově zákoně „tautologický a nadbytečný“.
Kauzalita v rovnicích a výpočtových vzorcích
Rovnice jednoduše popisují proces interakce, aniž by bylo nutné interpretovat jedno těleso jako příčinu pohybu jiného a předpovídat stav systému po dokončení tohoto pohybu. Role principu kauzality v matematických rovnicích je ve srovnání s fyzikou sekundární.
Odpočet a nomologie
Možnost časově nezávislého pohledu na kauzalitu je základem deduktivně-nomologického (D-N) pohledu na vědecké vysvětlení události, kterou lze začlenit do vědeckého zákona. V reprezentaci D-N přístupu se o fyzikálním stavu říká, že je vysvětlitelný, pokud jej lze aplikací (deterministického) zákona získat z daných počátečních podmínek. Takové počáteční podmínky mohou zahrnovat hybnost a vzájemnou vzdálenost hvězd, pokud mluvíme například o astrofyzice. Toto „deterministické vysvětlení“se někdy nazývá kauzální.determinismus.
Determinismus
Nevýhodou pohledu D-N je, že princip kauzality a determinismu jsou víceméně identifikovány. V klasické fyzice se tedy předpokládalo, že všechny jevy byly způsobeny (tj. určovány) dřívějšími událostmi v souladu se známými přírodními zákony, což vyvrcholilo tvrzením Pierra-Simona Laplacea, že pokud by byl současný stav světa znám z přesnosti lze také vypočítat její budoucí a minulé stavy. Tento koncept je však běžně označován jako Laplaceův determinismus (spíše než „Laplaceova kauzalita“), protože závisí na determinismu v matematických modelech – takovém determinismu, jaký je reprezentován například v matematickém Cauchyho problému.
Záměna kauzality a determinismu je obzvláště akutní v kvantové mechanice – tato věda je akauzální v tom smyslu, že v mnoha případech nedokáže identifikovat příčiny skutečně pozorovaných účinků nebo předvídat účinky stejných příčin, ale možná, je stále v některých svých interpretacích určována – například pokud se předpokládá, že se vlnová funkce ve skutečnosti nezhroutí, jako v interpretaci mnoha světů, nebo pokud je její kolaps způsoben skrytými proměnnými, nebo jednoduše předefinuje determinismus jako hodnotu, která určuje pravděpodobnosti spíše než konkrétní efekty.
Obtížné s komplexem: kauzalita, determinismus a princip kauzality v kvantové mechanice
V moderní fyzice není koncept kauzality stále plně pochopen. Porozuměníspeciální teorie relativity potvrdila předpoklad kauzality, ale význam slova „simultánní“učinila závislým na pozorovateli (ve smyslu, v jakém je pozorovatel chápán v kvantové mechanice). Proto relativistický princip kauzality říká, že příčina musí předcházet jednání podle všech inerciálních pozorovatelů. To je ekvivalentní tvrzení, že příčina a její následek jsou odděleny časovým intervalem a že následek patří do budoucnosti příčiny. Pokud časový interval odděluje dvě události, znamená to, že mezi nimi lze vyslat signál rychlostí nepřesahující rychlost světla. Na druhou stranu, pokud se signály mohou pohybovat rychleji, než je rychlost světla, porušilo by to kauzalitu, protože by to umožnilo vysílání signálu ve středních intervalech, což znamená, že alespoň některým inerciálním pozorovatelům by se signál zdál jako pohybovat zpět v čase. Z tohoto důvodu speciální teorie relativity neumožňuje různým objektům komunikovat mezi sebou rychleji, než je rychlost světla.
Obecná teorie relativity
V obecné relativitě je princip kauzality zobecněn tím nejjednodušším způsobem: účinek musí patřit budoucímu světelnému kuželu své příčiny, i když je časoprostor zakřivený. Při studiu kauzality v kvantové mechanice a zejména v relativistické kvantové teorii pole je třeba vzít v úvahu nové jemnosti. V kvantové teorii pole kauzalita úzce souvisí s principem lokality. Nicméně principlokalita v něm je sporná, protože je vysoce závislá na interpretaci zvolené kvantové mechaniky, zejména u experimentů s kvantovým zapletením, které splňují Bellovu větu.
Závěr
Navzdory těmto jemnostem zůstává kauzalita důležitým a platným konceptem ve fyzikálních teoriích. Například představa, že události lze seřadit do příčin a následků, je nezbytná k zamezení (nebo alespoň pochopení) paradoxů kauzality, jako je „paradox dědečka“, který se ptá: „Co se stane, když cestovatel časem zabije svého dědečka dříve, než potkal někdy svou babičku?"
Motýlí efekt
Teorie ve fyzice, jako je motýlí efekt z teorie chaosu, otevírají možnosti, jako jsou distribuované systémy parametrů v kauzalitě.
Související způsob, jak interpretovat motýlí efekt, je vidět jej jako indikaci rozdílu mezi aplikací pojmu kauzality ve fyzice a obecnějším použitím kauzality. V klasické (newtonské) fyzice se v obecném případě (výslovně) berou v úvahu pouze ty podmínky, které jsou nutné a dostatečné pro vznik nějaké události. Porušení principu kauzality je také porušením zákonů klasické fyziky. Dnes je to přípustné pouze v okrajových teoriích.
Princip kauzality implikuje spoušť, která spustí pohyb předmětu. Stejně tak může motýlpovažována za příčinu tornáda v klasickém příkladu vysvětlujícím teorii motýlího efektu.
Kauzalita a kvantová gravitace
Kauzální dynamická triangulace (zkráceně CDT), kterou vynalezli Renata Loll, Jan Ambjörn a Jerzy Jurkiewicz a zpopularizovali Fotini Markopulo a Lee Smolin, je přístup ke kvantové gravitaci, který je stejně jako smyčková kvantová gravitace nezávislý na pozadí. To znamená, že nepředpokládá žádnou již existující arénu (dimenzionální prostor), ale pokouší se ukázat, jak se postupně vyvíjí samotná struktura časoprostoru. Konference Loops '05, organizovaná mnoha teoretiky smyčkové kvantové gravitace, zahrnovala několik prezentací, které diskutovaly o CDT na profesionální úrovni. Tato konference vyvolala značný zájem vědecké komunity.
Ve velkém měřítku tato teorie znovu vytváří známý 4-rozměrný časoprostor, ale ukazuje, že časoprostor musí být dvourozměrný na Planckově stupnici a musí vykazovat fraktální strukturu na řezech konstantního času. Pomocí struktury zvané simplex rozděluje časoprostor na malé trojúhelníkové sekce. Simplex je zobecněná forma trojúhelníku v různých rozměrech. Trojrozměrný simplex se obvykle nazývá čtyřstěn, zatímco čtyřrozměrný je hlavním stavebním kamenem této teorie, známý také jako pentatop nebo pentachoron. Každý simplex je geometricky plochý, ale simplexy lze různými způsoby „slepit“a vytvořit tak zakřivené prostory. V případech, kdy předchozípokusy o triangulaci kvantových prostorů vytvořily smíšené vesmíry s příliš mnoha rozměry nebo minimální vesmíry s příliš malým počtem, CDT se tomuto problému vyhýbá tím, že umožňuje pouze konfigurace, kde příčina předchází jakémukoli účinku. Jinými slovy, časové rámce všech připojených hran simpliceů se podle konceptu CDT musí vzájemně shodovat. Kauzalita je tedy možná základem geometrie časoprostoru.
Teorie vztahů příčiny a následku
V teorii vztahů příčina-následek zaujímá kauzalita ještě významnější místo. Základem tohoto přístupu ke kvantové gravitaci je teorém Davida Malamenta. Tento teorém říká, že kauzální prostoročasová struktura je dostatečná k obnovení své konformní třídy. K poznání časoprostoru tedy stačí znát konformní faktor a kauzální strukturu. Na základě toho Raphael Sorkin navrhl myšlenku kauzálních souvislostí, což je zásadně diskrétní přístup ke kvantové gravitaci. Kauzální struktura časoprostoru je reprezentována jako primordiální bod a konformní faktor lze stanovit identifikací každého prvku tohoto prvotního bodu s jednotkovým objemem.
Co říká princip kauzality v managementu
Pro kontrolu kvality ve výrobě vyvinul Kaworu Ishikawa v 60. letech 20. století diagram příčiny a následku známý jako „Ishikawův diagram“nebo „diagram rybího tuku“. Diagram kategorizuje všechny možné příčiny do šesti hlavníchkategorie, které se přímo zobrazují. Tyto kategorie jsou pak rozděleny do menších podkategorií. Metoda Ishikawa identifikuje „příčiny“vzájemného tlaku ze strany různých skupin zapojených do výrobního procesu firmy, společnosti nebo korporace. Tyto skupiny pak mohou být v grafech označeny jako kategorie. Využití těchto diagramů nyní přesahuje kontrolu kvality výrobků a nacházejí uplatnění v jiných oblastech managementu, stejně jako v oblasti strojírenství a stavebnictví. Ishikawova schémata byla kritizována za to, že nedokázala rozlišit mezi nezbytnými a dostatečnými podmínkami pro vznik konfliktu mezi skupinami zapojenými do výroby. Ale zdá se, že Ishikawa o těchto rozdílech ani nepřemýšlel.
Determinismus jako světonázor
deterministický světonázor věří, že historii vesmíru lze vyčerpávajícím způsobem znázornit jako průběh událostí, které představují nepřetržitý řetězec příčin a následků. Radikální deterministé jsou si například jisti, že neexistuje nic takového jako „svobodná vůle“, protože vše na tomto světě podle jejich názoru podléhá principu korespondence a kauzality.
