Parimi i shkakësisë: koncepti, përkufizimi, formulat e llogaritjes në fizikën klasike dhe teorinë e relativitetit

Përmbajtje:

Parimi i shkakësisë: koncepti, përkufizimi, formulat e llogaritjes në fizikën klasike dhe teorinë e relativitetit
Parimi i shkakësisë: koncepti, përkufizimi, formulat e llogaritjes në fizikën klasike dhe teorinë e relativitetit
Anonim

Parimi i shkakësisë (i quajtur edhe ligji i shkakut dhe pasojës) është ai që lidh një proces (shkak) me një proces ose gjendje (pasojë) tjetër, ku i pari është pjesërisht përgjegjës për të dytin dhe i dyti. është pjesërisht e varur nga e para. Ky është një nga ligjet kryesore të logjikës dhe fizikës. Megjithatë, kohët e fundit fizikanët francezë dhe australianë e çaktivizuan parimin e shkakësisë në sistemin optik që ata krijuan së fundmi artificialisht.

Në përgjithësi, çdo proces ka shumë shkaqe që janë faktorë shkakësorë për të, dhe të gjithë qëndrojnë në të kaluarën e tij. Një efekt, nga ana tjetër, mund të jetë shkaku i shumë efekteve të tjera, të cilat të gjitha qëndrojnë në të ardhmen e tij. Kauzaliteti ka një lidhje metafizike me konceptet e kohës dhe hapësirës, dhe shkelja e parimit të shkakësisë konsiderohet një gabim serioz logjik në pothuajse të gjitha shkencat moderne.

Shkakësia në domino
Shkakësia në domino

Thelbi i konceptit

Shkakësia është një abstraksion që tregon se si evoluon bota, dhe për këtë arsye është koncepti kryesor më i prirur ndajpër të shpjeguar konceptet e ndryshme të progresionit. Është në një farë kuptimi i lidhur me konceptin e efikasitetit. Për të kuptuar parimin e kauzalitetit (veçanërisht në filozofi, logjikë dhe matematikë), duhet të keni të menduar dhe intuitë të mirë logjike. Ky koncept është i përfaqësuar gjerësisht në logjikë dhe gjuhësi.

Shkakësia në Filozofi

Në filozofi, parimi i shkakësisë konsiderohet një nga parimet bazë. Filozofia aristoteliane përdor fjalën "shkak" për të nënkuptuar "shpjegim" ose përgjigjen e pyetjes "pse?", duke përfshirë "shkaqet" materiale, formale, efikase dhe përfundimtare. Sipas Aristotelit, "shkaku" është gjithashtu shpjegimi i gjithçkaje. Tema e shkakësisë mbetet qendrore për filozofinë bashkëkohore.

Dilema e pulës dhe vezës
Dilema e pulës dhe vezës

Relativiteti dhe mekanika kuantike

Për të kuptuar se çfarë thotë parimi i shkakësisë, duhet të njiheni me teoritë e relativitetit të Albert Ajnshtajnit dhe bazat e mekanikës kuantike. Në fizikën klasike, një efekt nuk mund të ndodhë para se të shfaqet shkaku i tij i menjëhershëm. Parimi i shkakësisë, parimi i së vërtetës, parimi i relativitetit janë mjaft të lidhura me njëri-tjetrin. Për shembull, në teorinë speciale të relativitetit të Ajnshtajnit, shkakësia do të thotë që një efekt nuk mund të ndodhë pavarësisht nga shkaku që nuk është në konin e dritës së pasme (të shkuarës) të ngjarjes. Po kështu, një shkak nuk mund të ketë një efekt jashtë konit të tij të dritës (të së ardhmes). Ky shpjegim abstrakt dhe i gjatë i Ajnshtajnit, i errët për lexuesin larg fizikës, çoi në hyrjenParimi i shkakësisë në mekanikën kuantike. Sido që të jetë, kufizimet e Ajnshtajnit janë në përputhje me besimin (ose supozimin) e arsyeshëm se ndikimet shkakësore nuk mund të udhëtojnë më shpejt se shpejtësia e dritës dhe/ose kalimi i kohës. Në teorinë kuantike të fushës, ngjarjet e vëzhguara me varësi hapësinore duhet të lëvizin, kështu që rendi i vëzhgimeve ose matjeve të objekteve të vëzhguara nuk ndikon në vetitë e tyre. Ndryshe nga mekanika kuantike, parimi i shkakësisë së mekanikës klasike ka një kuptim krejtësisht të ndryshëm.

Ligji i dytë i Njutonit

Shkakësia nuk duhet të ngatërrohet me ligjin e dytë të Njutonit për ruajtjen e momentit, sepse ky konfuzion është pasojë e homogjenitetit hapësinor të ligjeve fizike.

Një nga kërkesat e parimit të kauzalitetit, i vlefshëm në nivelin e përvojës njerëzore, është që shkaku dhe pasoja duhet të ndërmjetësohen në hapësirë dhe kohë (kërkesa e kontaktit). Kjo kërkesë ka qenë shumë e rëndësishme në të kaluarën, kryesisht në procesin e vëzhgimit të drejtpërdrejtë të proceseve shkakësore (për shembull, shtytja e një karroce), dhe së dyti, si një aspekt problematik i teorisë së gravitetit të Njutonit (tërheqja e Tokës nga Dielli përmes veprimit në distancë), duke zëvendësuar propozimet mekanike të tilla si teoria e vorbullave të Dekartit. Parimi i shkakësisë shihet shpesh si një stimul për zhvillimin e teorive dinamike të fushës (për shembull, elektrodinamika e Maxwell dhe teoria e përgjithshme e relativitetit të Ajnshtajnit) që shpjegojnë pyetjet themelore të fizikës shumë më mirë sesateoria e lartpërmendur e Dekartit. Duke vazhduar temën e fizikës klasike, mund të kujtojmë kontributin e Poincare - parimi i shkakësisë në elektrodinamikë, falë zbulimit të tij, është bërë edhe më i rëndësishëm.

Misteri i pulës dhe vezës
Misteri i pulës dhe vezës

Empirika dhe metafizika

Aversioni i empiristëve ndaj shpjegimeve metafizike (siç është teoria e vorbullave të Dekartit) ka një ndikim të fortë në idenë e rëndësisë së shkakësisë. Prandaj, pretencioziteti i këtij koncepti është minimizuar (për shembull, në hipotezat e Njutonit). Sipas Ernst Mach, koncepti i forcës në ligjin e dytë të Njutonit ishte "tautologjik dhe i tepërt".

Shkakësia në ekuacione dhe formula llogaritëse

Ekuacionet thjesht përshkruajnë procesin e ndërveprimit, pa pasur nevojë të interpretohet një trup si shkaku i lëvizjes së një tjetri dhe të parashikohet gjendja e sistemit pas përfundimit të kësaj lëvizjeje. Roli i parimit të shkakësisë në ekuacionet matematikore është dytësor në krahasim me fizikën.

Deduksioni dhe nomologjia

Mundësia e një pikëpamjeje të pavarur nga koha e shkakësisë qëndron në themel të pikëpamjes deduktive-nomologjike (D-N) të një shpjegimi shkencor të një ngjarjeje që mund të përfshihet në një ligj shkencor. Në paraqitjen e qasjes D-N, një gjendje fizike thuhet se është e shpjegueshme nëse, duke zbatuar një ligj (përcaktues), mund të merret nga kushtet e dhëna fillestare. Kushtet e tilla fillestare mund të përfshijnë momentin dhe distancën nga njëri-tjetri i yjeve, nëse po flasim, për shembull, për astrofizikën. Ky "shpjegim përcaktues" nganjëherë quhet shkakësor.determinizëm.

Parimi domino
Parimi domino

Determinizëm

E keqja e pikëpamjes D-N është se parimi i shkakësisë dhe determinizmit janë pak a shumë të identifikuar. Kështu, në fizikën klasike, supozohej se të gjitha fenomenet ishin shkaktuar (d.m.th., të përcaktuara nga) ngjarjet e mëparshme në përputhje me ligjet e njohura të natyrës, duke kulmuar në pohimin e Pierre-Simon Laplace se nëse gjendja aktuale e botës do të njihej nga saktësia., mund të llogariten edhe gjendja e tij e ardhshme dhe e kaluar. Megjithatë, ky koncept zakonisht quhet determinizëm Laplace (në vend se "shkakësia Laplace") sepse varet nga determinizmi në modelet matematikore - determinizëm i tillë siç përfaqësohet, për shembull, në problemin matematikor Cauchy.

Konfuzioni i shkakësisë dhe determinizmit është veçanërisht i mprehtë në mekanikën kuantike - kjo shkencë është kauzale në kuptimin që në shumë raste nuk mund të identifikojë shkaqet e efekteve të vëzhguara në të vërtetë ose të parashikojë efektet e shkaqeve identike, por, ndoshta, është ende i përcaktuar në disa nga interpretimet e tij - për shembull, nëse funksioni i valës supozohet se nuk shembet në të vërtetë, si në interpretimin e shumë botëve, ose nëse kolapsi i tij është për shkak të ndryshoreve të fshehura, ose thjesht ripërcakton determinizmin si një vlerë që përcakton probabilitete dhe jo efekte specifike.

Vështirë për kompleksin: kauzaliteti, determinizmi dhe parimi i kauzalitetit në mekanikën kuantike

Në fizikën moderne, koncepti i shkakësisë ende nuk është kuptuar plotësisht. Kuptimirelativiteti special konfirmoi supozimin e shkakësisë, por ata e bënë kuptimin e fjalës "i njëkohshëm" të varur nga vëzhguesi (në kuptimin në të cilin vëzhguesi kuptohet në mekanikën kuantike). Prandaj, parimi relativist i shkakësisë thotë se shkaku duhet t'i paraprijë veprimit sipas të gjithë vëzhguesve inercialë. Kjo është e barabartë me të thënë se një shkak dhe efekti i tij ndahen nga një interval kohor dhe se efekti i përket së ardhmes së shkakut. Nëse intervali kohor ndan dy ngjarje, kjo do të thotë se një sinjal mund të dërgohet mes tyre me një shpejtësi që nuk e kalon shpejtësinë e dritës. Nga ana tjetër, nëse sinjalet mund të udhëtojnë më shpejt se shpejtësia e dritës, kjo do të shkelte kauzalitetin sepse do të lejonte që sinjali të dërgohej në intervale të ndërmjetme, që do të thotë se, të paktën për disa vëzhgues inercialë, sinjali do të dukej si lëvizin prapa në kohë. Për këtë arsye, relativiteti special nuk lejon që objektet e ndryshme të komunikojnë me njëri-tjetrin më shpejt se shpejtësia e dritës.

shkakësia kuantike
shkakësia kuantike

Relativiteti i Përgjithshëm

Në relativitetin e përgjithshëm, parimi i shkakësisë përgjithësohet në mënyrën më të thjeshtë: një efekt duhet t'i përkasë konit të dritës së ardhshme të shkakut të tij, edhe nëse hapësirë-koha është e lakuar. Në studimin e shkakësisë në mekanikën kuantike dhe, veçanërisht, në teorinë e fushës kuantike relativiste, duhen marrë parasysh hollësitë e reja. Në teorinë kuantike të fushës, shkakësia është e lidhur ngushtë me parimin e lokalitetit. Megjithatë, parimilokaliteti në të është i kontestuar, pasi është shumë i varur nga interpretimi i mekanikës kuantike të zgjedhur, veçanërisht për eksperimentet e ndërthurjes kuantike që plotësojnë teoremën e Bell-it.

Përfundim

Pavarësisht këtyre hollësive, shkakësia mbetet një koncept i rëndësishëm dhe i vlefshëm në teoritë fizike. Për shembull, nocioni se ngjarjet mund të renditen në shkaqe dhe pasoja është i nevojshëm për të parandaluar (ose të paktën për të kuptuar) paradokset e shkakësisë, siç është "paradoksi i gjyshit" i cili pyet: "Çfarë ndodh nëse një udhëtar do të vrasë gjyshin e tij para se të takon ndonjëherë gjyshen e tij?"

Efekti flutur

Teoritë në fizikë, si efekti i fluturës nga teoria e kaosit, hapin mundësi si sistemet e shpërndara të parametrave në kauzalitet.

Një mënyrë e ndërlidhur për të interpretuar efektin flutur është ta shohësh atë si një tregues të ndryshimit midis aplikimit të nocionit të shkakësisë në fizikë dhe përdorimit më të përgjithshëm të shkakësisë. Në fizikën klasike (njutoniane), në rastin e përgjithshëm, merren parasysh (në mënyrë eksplicite) vetëm ato kushte që janë të nevojshme dhe të mjaftueshme për ndodhjen e një ngjarjeje. Shkelja e parimit të shkakësisë është gjithashtu shkelje e ligjeve të fizikës klasike. Sot, kjo është e lejueshme vetëm në teoritë margjinale.

Kauzaliteti i Granger në një grafik
Kauzaliteti i Granger në një grafik

Parimi i shkakësisë nënkupton një shkas që fillon lëvizjen e një objekti. Në të njëjtën mënyrë, një flutur mundkonsiderohet si shkaku i tornados në shembullin klasik që shpjegon teorinë e efektit të fluturës.

Shkakësia dhe graviteti kuantik

Trekëndëshimi Dinamik Kauzal (shkurtuar si CDT), i shpikur nga Renata Loll, Jan Ambjörn dhe Jerzy Jurkiewicz dhe i popullarizuar nga Fotini Markopulo dhe Lee Smolin, është një qasje ndaj gravitetit kuantik që, si graviteti kuantik i ciklit, është i pavarur nga sfondi. Kjo do të thotë se ai nuk merr përsipër ndonjë arenë para-ekzistuese (hapësirë dimensionale), por përpiqet të tregojë se si struktura e vetë hapësirë-kohës evoluon gradualisht. Konferenca Loops '05, e organizuar nga shumë teoricienë të gravitetit kuantik të ciklit, përfshiu disa prezantime që diskutuan CDT në një nivel profesional. Kjo konferencë ngjalli interes të konsiderueshëm nga komuniteti shkencor.

Në një shkallë të gjerë, kjo teori rikrijon hapësirën-kohën e njohur 4-dimensionale, por tregon se hapësirë-koha duhet të jetë dy-dimensionale në shkallën Planck dhe të tregojë strukturën fraktal në feta të kohës konstante. Duke përdorur një strukturë të quajtur simplex, ajo ndan hapësirë-kohën në seksione të vogla trekëndore. Simplex është një formë e përgjithësuar e një trekëndëshi në dimensione të ndryshme. Simpleksi tredimensional zakonisht quhet tetraedron, ndërsa ai katërdimensional është blloku kryesor i ndërtimit në këtë teori, i njohur edhe si pentatop ose pentakoron. Çdo simpleks është gjeometrikisht i rrafshët, por simplekset mund të "ngjiten" së bashku në mënyra të ndryshme për të krijuar hapësira të lakuara. Në rastet kur të mëparshmePërpjekjet për të trekëndëshuar hapësirat kuantike prodhonin universe të përzier me shumë dimensione, ose universe minimale me shumë pak, CDT e shmang këtë problem duke lejuar vetëm konfigurime ku shkaku i paraprin çdo efekti. Me fjalë të tjera, kornizat kohore të të gjitha skajeve të lidhura të thjeshtimeve, sipas konceptit CDT, duhet të përkojnë me njëra-tjetrën. Kështu, ndoshta shkakësia qëndron në themel të gjeometrisë së hapësirë-kohës.

Teoria e marrëdhënieve shkak-pasojë

Në teorinë e marrëdhënieve shkak-pasojë, shkakësia zë një vend edhe më të spikatur. Baza e kësaj qasjeje ndaj gravitetit kuantik është teorema e David Malament. Kjo teoremë thotë se struktura shkakësore e hapësirë-kohës është e mjaftueshme për të rivendosur klasën e saj konformale. Prandaj, njohja e faktorit konformal dhe strukturës shkakësore mjafton për të njohur hapësirën-kohën. Bazuar në këtë, Raphael Sorkin propozoi idenë e lidhjeve shkakësore, e cila është një qasje thelbësisht diskrete ndaj gravitetit kuantik. Struktura shkakësore e hapësirë-kohës përfaqësohet si një pikë primitive dhe faktori konform mund të përcaktohet duke identifikuar çdo element të kësaj pike primordial me njësi vëllimi.

Çfarë thotë parimi i shkakësisë në menaxhim

Për kontrollin e cilësisë në prodhim, në vitet 1960, Kaworu Ishikawa zhvilloi një diagramë shkak-pasojë të njohur si "diagrami Ishikawa" ose "diagrami i vajit të peshkut". Diagrami kategorizon të gjitha shkaqet e mundshme në gjashtë kryesorekategoritë që shfaqin drejtpërdrejt. Këto kategori më pas ndahen në nënkategori më të vogla. Metoda Ishikawa identifikon "shkaqet" e presionit ndaj njëri-tjetrit nga grupe të ndryshme të përfshira në procesin e prodhimit të një firme, kompanie ose korporate. Këto grupe më pas mund të etiketohen si kategori në grafikët. Përdorimi i këtyre diagrameve tani shkon përtej kontrollit të cilësisë së produktit dhe ato përdoren në fusha të tjera të menaxhimit, si dhe në fushën e inxhinierisë dhe ndërtimit. Skemat e Ishikawas janë kritikuar për dështimin për të bërë dallimin midis kushteve të nevojshme dhe të mjaftueshme për të krijuar konflikt midis grupeve të përfshira në prodhim. Por duket se Ishikawa as që ka menduar për këto dallime.

Kauzaliteti në marketing
Kauzaliteti në marketing

Determinizmi si botëkuptim

Botëkuptimi determinist beson se historia e universit mund të përfaqësohet në mënyrë shteruese si një progresion ngjarjesh, duke përfaqësuar një zinxhir të vazhdueshëm shkaqesh dhe pasojash. Deterministët radikalë, për shembull, janë të sigurt se nuk ekziston diçka e tillë si "vullneti i lirë", pasi gjithçka në këtë botë, sipas mendimit të tyre, i nënshtrohet parimit të korrespondencës dhe kauzalitetit.

Recommended: