Princíp kauzality (nazývaný aj zákon príčiny a následku) je ten, ktorý dáva do súvislosti jeden proces (príčinu) s iným procesom alebo stavom (účinkom), pričom prvý je čiastočne zodpovedný za druhý a druhý čiastočne závisí od prvého. Toto je jeden z hlavných zákonov logiky a fyziky. Nedávno však francúzski a austrálski fyzici vypli princíp kauzality v optickom systéme, ktorý nedávno umelo vytvorili.
Vo všeobecnosti má každý proces veľa príčin, ktoré sú preň kauzálnymi faktormi, a všetky ležia v jeho minulosti. Jeden efekt zas môže byť príčinou mnohých ďalších efektov, ktoré všetky ležia v jeho budúcnosti. Kauzalita má metafyzickú súvislosť s pojmami čas a priestor a porušenie princípu kauzality sa takmer vo všetkých moderných vedách považuje za vážnu logickú chybu.
Podstata konceptu
Kauzalita je abstrakcia, ktorá naznačuje, ako sa svet vyvíja, a preto je hlavným pojmom náchylnejší navysvetliť rôzne pojmy progresie. Je to v určitom zmysle spojené s pojmom efektívnosť. Aby človek pochopil princíp kauzality (najmä vo filozofii, logike a matematike), musí mať dobré logické myslenie a intuíciu. Tento koncept je široko zastúpený v logike a lingvistike.
Kauzalita vo filozofii
Vo filozofii je princíp kauzality považovaný za jeden zo základných princípov. Aristotelovská filozofia používa slovo „príčina“vo význame „vysvetlenie“alebo odpoveď na otázku „prečo?“vrátane materiálnych, formálnych, účinných a konečných „príčin“. Podľa Aristotela je „príčina“aj vysvetlením všetkého. Téma kauzality zostáva ústrednou témou súčasnej filozofie.
Relativita a kvantová mechanika
Aby ste pochopili, čo hovorí princíp kauzality, musíte poznať teóriu relativity Alberta Einsteina a základy kvantovej mechaniky. V klasickej fyzike nemôže nastať účinok skôr, ako sa objaví jeho bezprostredná príčina. Princíp kauzality, princíp pravdy, princíp relativity spolu dosť úzko súvisia. Napríklad v Einsteinovej špeciálnej teórii relativity kauzalita znamená, že účinok nemôže nastať bez ohľadu na príčinu, ktorá nie je v spätnom (minulom) svetelnom kuželi udalosti. Rovnako tak príčina nemôže mať účinok mimo svojho (budúceho) svetelného kužeľa. Toto abstraktné a zdĺhavé vysvetlenie Einsteina, pre čitateľa ďaleko od fyziky, viedlo k úvoduprincíp kauzality v kvantovej mechanike. Tak či onak, Einsteinove obmedzenia sú v súlade s rozumným presvedčením (alebo predpokladom), že kauzálne vplyvy nemôžu cestovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla a/alebo plynutie času. V kvantovej teórii poľa musia pozorované udalosti s priestorovou závislosťou dochádzať, takže poradie pozorovaní alebo meraní pozorovaných objektov neovplyvňuje ich vlastnosti. Na rozdiel od kvantovej mechaniky má princíp kauzality klasickej mechaniky úplne iný význam.
Newtonov druhý zákon
Kauzalita by sa nemala zamieňať s druhým Newtonovým zákonom zachovania hybnosti, pretože tento zmätok je dôsledkom priestorovej homogenity fyzikálnych zákonov.
Jednou z požiadaviek princípu kauzality, platnej na úrovni ľudskej skúsenosti, je, že príčina a následok musia byť sprostredkované v priestore a čase (požiadavka kontaktu). Táto požiadavka bola v minulosti veľmi dôležitá predovšetkým v procese priameho pozorovania kauzálnych procesov (napríklad tlačenie vozíka), po druhé ako problematický aspekt Newtonovej teórie gravitácie (príťažlivosť Zeme Slnkom). prostredníctvom pôsobenia na diaľku), ktoré nahrádzajú mechanistické návrhy, ako napríklad Descartovu teóriu vírov. Princíp kauzality sa často považuje za stimul pre rozvoj teórií dynamického poľa (napríklad Maxwellova elektrodynamika a Einsteinova všeobecná teória relativity), ktoré vysvetľujú základné otázky fyziky oveľa lepšie akospomínaná Descartova teória. V pokračovaní témy klasickej fyziky si môžeme pripomenúť Poincarého príspevok – princíp kauzality v elektrodynamike sa vďaka jeho objavu stal ešte aktuálnejším.
Empirika a metafyzika
Averzia empiricistov k metafyzickým vysvetleniam (ako je Descartova teória vírov) má silný vplyv na myšlienku dôležitosti kauzality. V súlade s tým bola domýšľavosť tohto konceptu bagatelizovaná (napríklad v Newtonových hypotézach). Podľa Ernsta Macha bol pojem sily v druhom Newtonovom zákone „tautologický a nadbytočný“.
Kauzalita v rovniciach a výpočtových vzorcoch
Rovnice jednoducho opisujú proces interakcie bez toho, aby bolo potrebné interpretovať jedno telo ako príčinu pohybu druhého a predpovedať stav systému po dokončení tohto pohybu. Úloha princípu kauzality v matematických rovniciach je v porovnaní s fyzikou sekundárna.
Odpočet a nomológia
Možnosť časovo nezávislého pohľadu na kauzalitu je základom deduktívno-nomologického (D-N) pohľadu na vedecké vysvetlenie udalosti, ktoré možno začleniť do vedeckého zákona. V znázornení prístupu D-N sa fyzikálny stav považuje za vysvetliteľný, ak ho možno pomocou (deterministického) zákona získať z daných počiatočných podmienok. Takéto počiatočné podmienky môžu zahŕňať hybnosť a vzájomnú vzdialenosť hviezd, ak hovoríme napríklad o astrofyzike. Toto „deterministické vysvetlenie“sa niekedy nazýva kauzálne.determinizmus.
Determinizmus
Nevýhodou pohľadu D-N je, že princíp kauzality a determinizmu sú viac-menej identifikované. V klasickej fyzike sa teda predpokladalo, že všetky javy boli spôsobené (t.j. determinované) skoršími udalosťami v súlade so známymi prírodnými zákonmi, čo vyvrcholilo tvrdením Pierra-Simona Laplacea, že ak by bol súčasný stav sveta známy z presnosti, bolo možné vypočítať aj jeho budúce a minulé stavy. Tento koncept sa však bežne označuje ako Laplaceov determinizmus (skôr ako „Laplaceova kauzalita“), pretože závisí od determinizmu v matematických modeloch – takom determinizme, aký je reprezentovaný napríklad v matematickom Cauchyho probléme.
Zámena kauzality a determinizmu je obzvlášť akútna v kvantovej mechanike – táto veda je akauzálna v tom zmysle, že v mnohých prípadoch nedokáže identifikovať príčiny skutočne pozorovaných účinkov alebo predpovedať účinky rovnakých príčin, ale možno, je stále determinovaný v niektorých svojich interpretáciách - napríklad, ak sa predpokladá, že vlnová funkcia v skutočnosti nekolabuje, ako v interpretácii mnohých svetov, alebo ak je jej kolaps spôsobený skrytými premennými, alebo jednoducho redefinuje determinizmus ako hodnotu, ktorá určuje pravdepodobnosti, nie špecifické účinky.
Náročné na komplexe: kauzalita, determinizmus a princíp kauzality v kvantovej mechanike
V modernej fyzike nie je koncept kauzality stále úplne pochopený. Porozumeniešpeciálna relativita potvrdila predpoklad kauzality, ale význam slova „simultánny“robila závislým od pozorovateľa (v zmysle, v akom sa pozorovateľ chápe v kvantovej mechanike). Preto relativistický princíp kauzality hovorí, že príčina musí podľa všetkých inerciálnych pozorovateľov predchádzať skutku. To je ekvivalentné tvrdeniu, že príčina a jej následok sú oddelené časovým intervalom a že následok patrí do budúcnosti príčiny. Ak časový interval oddeľuje dve udalosti, znamená to, že medzi nimi môže byť vyslaný signál rýchlosťou nepresahujúcou rýchlosť svetla. Na druhej strane, ak sa signály môžu pohybovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla, porušilo by to kauzalitu, pretože by to umožnilo vysielanie signálu v medziľahlých intervaloch, čo znamená, že aspoň niektorým inerciálnym pozorovateľom by sa signál zdal byť posúvať sa v čase dozadu. Z tohto dôvodu špeciálna relativita neumožňuje rôznym objektom komunikovať medzi sebou rýchlejšie, než je rýchlosť svetla.
Všeobecná relativita
Vo všeobecnej teórii relativity je princíp kauzality zovšeobecnený tým najjednoduchším spôsobom: účinok musí patriť budúcemu svetelnému kužeľu svojej príčiny, aj keď je časopriestor zakrivený. Pri štúdiu kauzality v kvantovej mechanike a najmä v relativistickej kvantovej teórii poľa treba brať do úvahy nové jemnosti. V kvantovej teórii poľa kauzalita úzko súvisí s princípom lokality. Avšak princíplokalita v nej je sporná, pretože je veľmi závislá od interpretácie zvolenej kvantovej mechaniky, najmä pre experimenty s kvantovým zapletením, ktoré spĺňajú Bellovu vetu.
Záver
Napriek týmto jemnostiam zostáva kauzalita dôležitým a platným pojmom vo fyzikálnych teóriách. Napríklad predstava, že udalosti možno zoradiť do príčin a následkov, je nevyhnutná na zabránenie (alebo aspoň na pochopenie) paradoxov kauzality, ako je „paradox starého otca“, ktorý sa pýta: „Čo sa stane, ak cestovateľ zabije svojho starého otca skôr, ako on stretol sa niekedy so svojou starou mamou?"
Efekt motýľa
Teórie vo fyzike, ako napríklad motýlí efekt z teórie chaosu, otvárajú možnosti, ako sú distribuované systémy parametrov v kauzalite.
Súvisiacim spôsobom interpretácie motýlieho efektu je vidieť v ňom rozdiel medzi aplikáciou pojmu kauzality vo fyzike a všeobecnejším používaním kauzality. V klasickej (newtonskej) fyzike sa vo všeobecnom prípade berú (výslovne) do úvahy len tie podmienky, ktoré sú nevyhnutné a postačujúce na vznik udalosti. Porušenie princípu kauzality je aj porušením zákonov klasickej fyziky. Dnes je to prípustné len v okrajových teóriách.
Princíp kauzality zahŕňa spúšť, ktorá spustí pohyb objektu. Rovnakým spôsobom môže motýľpovažovaný za príčinu tornáda v klasickom príklade vysvetľujúcom teóriu motýlieho efektu.
Kauzalita a kvantová gravitácia
Kauzálna dynamická triangulácia (skrátene CDT), ktorú vynašli Renata Loll, Jan Ambjörn a Jerzy Jurkiewicz a spopularizovali Fotini Markopulo a Lee Smolin, je prístup ku kvantovej gravitácii, ktorý je podobne ako slučková kvantová gravitácia nezávislý na pozadí. To znamená, že nepredpokladá žiadnu už existujúcu arénu (dimenzionálny priestor), ale pokúša sa ukázať, ako sa postupne vyvíja samotná štruktúra časopriestoru. Konferencia Loops '05, ktorú organizovali mnohí teoretici slučkovej kvantovej gravitácie, zahŕňala niekoľko prezentácií, ktoré diskutovali o CDT na profesionálnej úrovni. Táto konferencia vyvolala značný záujem vedeckej komunity.
Vo veľkom meradle táto teória znovu vytvára známy 4-rozmerný časopriestor, ale ukazuje, že časopriestor musí byť dvojrozmerný na Planckovej stupnici a musí vykazovať fraktálnu štruktúru na rezoch konštantného času. Pomocou štruktúry nazývanej simplex rozdeľuje časopriestor na malé trojuholníkové časti. Simplex je zovšeobecnená forma trojuholníka v rôznych rozmeroch. Trojrozmerný simplex sa zvyčajne nazýva štvorsten, zatiaľ čo štvorrozmerný je hlavným stavebným kameňom tejto teórie, známy aj ako pentatop alebo pentachoron. Každý simplex je geometricky plochý, ale simplexy môžu byť "zlepené" rôznymi spôsobmi, aby sa vytvorili zakrivené priestory. V prípadoch, keď predchádzajúcepokusy o trianguláciu kvantových priestorov vytvorili zmiešané vesmíry s príliš mnohými rozmermi alebo minimálne vesmíry s príliš malým počtom, CDT sa tomuto problému vyhýba tým, že povolí iba konfigurácie, kde príčina predchádza akýmkoľvek účinkom. Inými slovami, časové rámce všetkých pripojených hrán simplices, podľa koncepcie CDT, sa musia navzájom zhodovať. Kauzalita je teda možno základom geometrie časopriestoru.
Teória vzťahov príčiny a následku
V teórii vzťahov príčina-následok zaujíma kauzalita ešte významnejšie miesto. Základom tohto prístupu ku kvantovej gravitácii je teorém Davida Malamenta. Táto veta hovorí, že kauzálna časopriestorová štruktúra je dostatočná na obnovenie svojej konformnej triedy. Na poznanie časopriestoru teda stačí poznať konformný faktor a kauzálnu štruktúru. Na základe toho Raphael Sorkin navrhol myšlienku kauzálnych súvislostí, čo je zásadne diskrétny prístup ku kvantovej gravitácii. Kauzálna štruktúra časopriestoru je reprezentovaná ako prvotný bod a konformný faktor možno stanoviť identifikáciou každého prvku tohto prvotného bodu s jednotkovým objemom.
Čo hovorí princíp kauzality v manažmente
Pre kontrolu kvality vo výrobe vyvinul Kaworu Ishikawa v 60. rokoch 20. storočia diagram príčiny a následku známy ako „Ishikawa diagram“alebo „diagram rybieho tuku“. Diagram kategorizuje všetky možné príčiny do šiestich hlavnýchkategórie, ktoré sa priamo zobrazujú. Tieto kategórie sú potom rozdelené do menších podkategórií. Metóda Ishikawa identifikuje „príčiny“nátlaku na seba zo strany rôznych skupín zapojených do výrobného procesu firmy, spoločnosti alebo korporácie. Tieto skupiny potom môžu byť v grafoch označené ako kategórie. Použitie týchto diagramov dnes presahuje rámec kontroly kvality výrobkov a používajú sa v iných oblastiach riadenia, ako aj v oblasti strojárstva a stavebníctva. Ishikawove schémy boli kritizované za to, že nerozlišovali medzi nevyhnutnými a dostatočnými podmienkami pre vznik konfliktu medzi skupinami zapojenými do výroby. Zdá sa však, že Ishikawa na tieto rozdiely ani nepomyslel.
Determinizmus ako svetonázor
Deministický svetonázor verí, že históriu vesmíru možno vyčerpávajúco znázorniť ako priebeh udalostí, ktoré predstavujú súvislý reťazec príčin a následkov. Radikálni deterministi sú si napríklad istí, že nič také ako „slobodná vôľa“neexistuje, keďže všetko na tomto svete podľa ich názoru podlieha princípu korešpondencie a kauzality.
