Концепции вероятностной причинности

Принцип причинности обычно подразумевает запаздывание одного события относительно другого, т.е. необходимое (но не достаточное) условие причинной связи. Ввести достаточное условие причинной связи означает определить, какая наблюдаемая является причиной, а какая следствием. Интуитивное понимание этого различия допустимо в обиходе, но в причинной механике неудовлетворительно. Поэтому в причинной механике введено формальное понятие причинности, с помощью которых далее вводится основная аксиома причинной механики. Последняя и выражает принцип причинности на строго формальном уровне.

Эффект нелокальности заставляет разграничивать принцип сильной и слабой причинности. Принцип сильной причинности: причина предшествует всем возможным следствиям. Принцип слабой причинности: причина, инициированная наблюдателем, предшествует всем возможным следствиям. Эффект нелокальности нарушает принцип сильной причинности. Это означает, что следствие неконтролируемого процесса - причины могут опережать его. При этом оказывается, что величина опережения равна классическому запаздыванию. Интерференция запаздывающего и опережающего сигналов может приводить к нулевому лагу в нелокальных корреляциях. Сверхсветовая коммуникация не противоречит, однако, теории относительности, поскольку никакого реального движения частиц (передачи импульса) не происходит. Более того, не происходит в полном смысле и сверхсветовой передачи информации, поскольку для ее восстановления в приемнике (следствии), кроме нелокального канала связи, должен присутствовать и классический локальный (досветовой) канал. Нарушение сильной причинности не приводит к парадоксам, т.к. наблюдаются опережающие следствия только таких причин, которыми наблюдатель не может управлять. Опережающие нелокальные корреляции могут, однако, использоваться для прогноза естественных диссипативных процессов.

Наибольший интерес исследователей в последние три десятилетия привлекает проблема направленности и необратимости (однонаправленности) времени, поскольку именно это свойство качественно отличает время от пространственных координат.

Необходимость исследования оснований однонаправленности времени следует из того, что все локальные (микроскопические) физические законы, известные на данный момент, симметричны по отношению к обращению времени. Однако на макроскопическом уровне наблюдается явная временная асимметрия всех явлений.

Здесь необходимо заметить, что «жесткая» связь между существованием необратимых процессов и необратимостью времени не вполне корректна.

Современная теоретическая физика, основанная на симметричных по времени уравнениях, дает множество модельных процессов, необратимое поведение которых сохраняется и при обращении времени. Так стационарная генерация второй гармоники волны, распространяющейся в среде с квадратичной нелинейностью, независимо от направления времени идет в сторону полного преобразования первой гармоники во вторую. Обратный же процесс распада второй гармоники не идет ни при каком направлении времени. Поскольку единственной причиной подобного поведения является нелинейность системы, можно было бы считать, что нелинейность возникает за счет необратимости времени, однако для возникновения нелинейности существует множество значительно менее экзотических причин, и приходится признать, что, по крайней мере, некоторые процессы могут быть необратимыми «сами по себе».

Указанное обстоятельство не устраняет необходимости анализа оснований однонаправленности времени, поскольку необратимое поведение наблюдается и у систем, поведение которых достаточно хорошо описывается линейными уравнениями, и в этом случае о необратимости самих систем говорить не приходится.

В современной литературе рассматриваются два возможных основания необратимости времени: номологическое и фактическое. В первом из них для обоснования однонаправленности времени считается необходимым физическое отличие его противоположных направлений. Причем это физическое отличие должно проявляться в асимметрии физических законов по отношению к обращению времени. Во втором из них однонаправленность наблюдаемых явлений (и, следовательно, однонаправленность времени) является следствием фактических условий протекания процессов. Физические законы в этом случае симметричны относительно обращения времени.

В зависимости от принятой концепции, постановка вопроса о необратимости времени должна приобретать специфические черты, отражающие специфику выбранной модели времени. Очевидно, что возможные решения проблемы однонаправленности времени также должны отражать специфические черты принятой концепции. Поскольку в современной литературе отсутствует анализ специфических черт проявления однонаправленности времени в различных его концепциях, попытаемся сформулировать постановку проблемы необратимости времени и возможные ее решения, возникающие в рамках субстанциальной и реляционной концепций.

В рамках реляционной концепции, утверждающей, что время - система отношений между физическими событиями, постановка вопроса о необратимости самого времени является бессмысленной. Понятие необратимости времени в этой концепции связывается с существованием в окружающем мире необратимых изменений. Направление времени определяется направлением протекания необратимых процессов. Основной трудностью этого определения направления времени является то, что существует по крайней мере три класса необратимых процессов: электромагнитные, термодинамические и космологические, а в работе Р.Пенроуза Пенроуз Р. Сингулярности и асимметрия во времени // Общая теория относительности. - М., Мир, 1983 рассмотрены семь несводимых на данном этапе друг к другу «стрел времени». Результатом связи направления времени с каким-либо одним типом необратимых процессов являются многочисленные утверждения о возможном обращении времени. Однако, в силу отсутствия известной нам связи между классами необратимых процессов, из обращения одного из них не следует обращение остальных и, следовательно, обращение времени.

Единственным путем преодоления указанной трудности является поиск связей между различными классами необратимых процессов и, в конечном счете - некоторого материального фактора, который, принимая участие во всех или, по крайней мере, в некоторых необратимых явлениях, обуславливал бы их необратимость. Поведение же самого поля, очевидно, должно описываться асимметричными по времени уравнениями. Из всего вышесказанного отнюдь не следует, что поле обязательно должно являться какой-то новой формой материи.

В рамках субстанциальной концепции постановка вопроса о необратимости самого времени становится вполне корректной. Поэтому в рамках этой концепции принципиально возможны два пути обоснования однонаправленности времени. Первый путь аналогичен решению этого вопроса в реляционной концепции и не затрагивает определения времени. Второй же путь заключается в развитии субстанциальной концепции. Не затрагивая основы концепции, считающей время особого рода субстанцией, определяющей длительность всех явлений и упорядочивающей события, можно дополнить определение времени, постулируя наличие у него других свойств, проявление которых заключается в том, что время, "само по себе" необратимое, обуславливает необратимость всех или, по крайней мере, некоторых наблюдаемых явлений. То есть процессы происходят не только во времени, но и с участием времени Козырев H.А. Причинная механика и возможность экспериментального исследования свойств времени. //История и методология естественных наук. - М.: МГУ, 1963. Предположение о наличии у времени физических свойств, помимо длительности и упорядоченности, в рамках субстанциальной концепции является вполне естественным, хотя и несколько непривычным. Однако никто уже не считает странным, что, например, элементарные частицы могут обладать массой, зарядом, спином, магнитным моментом и т.д., являясь в то же время вполне определенными объектами. Таким образом, существует два пути обоснования однонаправленности времени. Первый - поиск материального фактора, обуславливающего необратимость по крайней мере некоторых классов необратимых процессов; второй - предположение о том, что необратимость - это свойство самого времени и что само время обуславливает необратимость по крайней мере некоторых классов процессов.

К общим основаниям необратимости времени следует, видимо, отнести асимметрию причинно-следственных (ПС) отношений, поскольку именно эта асимметрия в явном или неявном виде используется как независимый постулат в качестве критерия правильного временного порядка. Именно на основании принципа причинности, например, отбрасываются решения волновых уравнений в виде опережающих потенциалов. Однако, несмотря на то, что в философских исследованиях, за редкими исключениями, асимметрию ПС отношений однозначно связывают с направленностью и необратимостью времени, в существующих физических теориях ПС отношения симметричны, что и выражается симметрией локальных физических законов относительно обращения времени. Сам же принцип причинности используется только для упорядочивания во времени причинно связанных событий.

Тождественность причинного порядка явлений временному порядку стимулировала попытки свести временной порядок к причинному (так называемая "причинная теория времени"). Во-первых, в субстанциальной концепции времени временной порядок является первичным и вводится в качестве независимого постулата. Любая попытка свести временной порядок к причинному в рамках этой концепции должна в первую очередь основываться на ее модификации. В рамках реляционной концепции для установления временного порядка достаточно не существование, а принципиальная возможность причинной связи, то есть временной порядок опять-таки первичен. Во-вторых, если принимать современную трактовку принципа причинности в физике, содержащую два утверждения:

1. материальное воздействие причины на следствие;

2. предшествование причины следствию, то становится очевидным, что для определения причинного порядка необходимо существование временного порядка, поскольку ничем другим, как порядком во времени, причина и следствие в этой трактовке принципа причинности не отличаются.

Таким образом, о причинной теории времени можно было бы говорить, если определить количественное и качественное отличие причины от следствия, не зависящее от их временного порядка, и уже на основании этих отличий устанавливать временной порядок.

Согласно принципу двойственности познания окружающей действительности, всегда возможно построение двух типов теорий - одни из них основываются на определенном комплексе свойств пространства и времени и непрерывном умножении свойств материи; другие - на определенном комплексе свойств материи и непрерывном умножении свойств пространства и времени. Причем, теории обоих типов, в принципе, могут одинаково хорошо описывать наблюдаемые явления, и каждая из этих теорий может содержать какие-либо внутренние противоречия, стимулирующие их дальнейшее развитие.

Детерминизм – такой способ объяснения происходящих в мире изменений, который основывается на принципах причинности и закономерности.

Основные формы детерминизма:

1) Механический (17-19 вв.)

Причинная связь понимается как однозначная, необходимая и постоянная; случайности исключаются из рассмотрения, считаются просто несуществующими.

Представители: Б. Спиноза, И. Ньютон.

Связан с ньютоновским типом законов классической механики, где простая схема причинности понималось как однозначное жесткое соответствие между причиной и следствием.

2) Статистическая детерминация (с сер. 20 в.)

Решающая роль – случай; касается ситуаций, в которых имеется несколько, а иногда и много альтернатив.

Механический детерминизм в его ньютоновской форме оказался несостоятельным:

- В статистической физике, где роль случайности сводится к неуправляемости начальных условий движения;

- В физике элементарных процессов, т.к. любое, даже самое элементарное движение, которое электрон совершает в атоме, управляется статистическими законами.

Квантовая механика ограничивает ньютоновскую форму детерминизма, она отрицает не причинность или закономерность, а их жесткую форму.

30. Детерминизм и причинность. Дискуссии в философии науки по поводу характера причинных связей.

Детерминизм (от лат. determino - определяю), философское учение об объективной закономерной взаимосвязи и взаимообусловленности явлений материального и духовного мира. Центральным ядром Д. служит положение о существовании причинности, т. е. такой связи явлений, в которой одно явление (причина) при вполне определённых условиях с необходимостью порождает, производит другое явление (следствие).

Причинность (каузальность, лат. причина) - философская категория для обозначения необходимой генетической связи явлений, из к-рых одно (наз. причиной) обусловливает др. (наз. следствием или действием).

Классификация типов причинности является одной из сложнейших научных проблем. В настоящее время существует несколько таких классификаций, построенных по разным основаниям.

Прежде всего это классификация по внутреннему, субстанциальному содержанию процессов причинения. Внутренний механизм причинения непременно связан с переносом материи, энергии и информации. В этом типе классификации причин обычно выделяются материальные и идеальные, информационные и энергетические причины, которые, в свою очередь, подразделяются в соответствии с видами движения материи на физические, химические, биологические, психологические и социальные причины. По признаку обязательного переноса каких-либо субстанциально-энергетических качеств причинная связь отличается от других, неэнергетических в широком смысле слова связей.

Второй тип классификации причинно-следственных отношений строится на основе способов проявления причинной связи, которые подразделяются на динамические (однозначные) и статистические (вероятностные).

Помимо приведенных классификаций причинно-следственных связей существуют также разного рода гносеологические классификации. Например, выделяются причины общие, специфические и главные; объективные и субъективные, непосредственные и опосредствованные; всеобщие, особенные и единичные. Классификации, производятся также и по числу вступающих в причинную связь явлений: простые, составные, однофакторные, многофакторные, системные, несистемные и др.

Дата добавления: 2014-12-10