Себептік принцип: классикалық физикадағы ұғым, анықтама, есептеу формулалары және салыстырмалылық теориясы

Мазмұны:

Себептік принцип: классикалық физикадағы ұғым, анықтама, есептеу формулалары және салыстырмалылық теориясы
Себептік принцип: классикалық физикадағы ұғым, анықтама, есептеу формулалары және салыстырмалылық теориясы
Anonim

Себептілік принципі (себеп-салдар заңы деп те аталады) бір процесті (себепті) басқа процесспен немесе күймен (салдармен) байланыстырады, мұнда біріншісі екіншісіне ішінара жауап береді, ал екіншісі. біріншісіне ішінара тәуелді. Бұл логика мен физиканың негізгі заңдарының бірі. Алайда жақында француз және австралиялық физиктер жасанды түрде жақында жасаған оптикалық жүйедегі себептілік принципін өшірді.

Жалпы, кез келген процестің оған себеп-салдар факторлары болып табылатын көптеген себептері болады және олардың барлығы өткенінде жатыр. Бір әсер, өз кезегінде, көптеген басқа әсерлердің себебі болуы мүмкін, олардың барлығы болашақта жатыр. Себептілік уақыт пен кеңістік ұғымдарымен метафизикалық байланысқа ие, ал себептілік принципінің бұзылуы қазіргі ғылымдардың барлығында дерлік күрделі логикалық қателік болып саналады.

Доминодағы себептілік
Доминодағы себептілік

Тұжырымдаманың мәні

Себептілік – бұл дүниенің қалай дамып жатқанын көрсететін абстракция, сондықтан негізгі ұғымға көбірек бейімпрогрессияның әртүрлі ұғымдарын түсіндіру. Ол белгілі бір мағынада тиімділік ұғымымен байланысты. Себептілік принципін түсіну үшін (әсіресе философияда, логикада және математикада) жақсы логикалық ойлау және интуиция болуы керек. Бұл ұғым логика мен лингвистикада кеңінен ұсынылған.

Философиядағы себептілік

Философияда себептілік принципі негізгі принциптердің бірі болып саналады. Аристотельдік философия «себеп» сөзін «түсіндіру» немесе «неге?» деген сұраққа жауап беру үшін, оның ішінде материалдық, ресми, тиімді және соңғы «себептерді» қолданады. Аристотельдің ойынша, «себеп» де барлық нәрсенің түсіндірмесі болып табылады. Себеп-салдарлық тақырып қазіргі заманғы философияда орталық болып қала береді.

Тауық пен жұмыртқа дилеммасы
Тауық пен жұмыртқа дилеммасы

Салыстырмалылық және кванттық механика

Себептілік принципі не айтатынын түсіну үшін Альберт Эйнштейннің салыстырмалылық теорияларымен және кванттық механиканың негіздерімен таныс болу керек. Классикалық физикада әсер оның тікелей себебі пайда болғанға дейін пайда болмайды. Себептілік принципі, ақиқат принципі, салыстырмалылық принципі бір-бірімен айтарлықтай тығыз байланысты. Мысалы, Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясында себептілік оқиғаның артқы (өткен) жарық конусында жоқ себепке қарамастан әсердің пайда болуы мүмкін еместігін білдіреді. Сол сияқты себеп өзінің (болашақ) жарық конусынан тыс әсер ете алмайды. Физикадан алыс оқырманға түсініксіз Эйнштейннің бұл дерексіз және ұзақ түсіндірмесі кіріспеге әкелді.кванттық механикадағы себептілік принципі. Қалай болғанда да, Эйнштейннің шектеулері себеп-салдарлық әсерлер жарық жылдамдығынан және/немесе уақыттың өтуінен жылдамырақ жүре алмайды деген ақылға қонымды сенімге (немесе болжамға) сәйкес келеді. Кванттық өріс теориясында кеңістіктік тәуелділігі бар бақыланатын оқиғалар ауысуы керек, сондықтан бақыланатын объектілерді бақылау немесе өлшеу тәртібі олардың қасиеттеріне әсер етпейді. Кванттық механикадан айырмашылығы, классикалық механиканың себептілік принципі мүлдем басқа мағынаға ие.

Ньютонның екінші заңы

Себебі Ньютонның импульстің сақталуының екінші заңымен шатастырмау керек, өйткені бұл шатасушылық физикалық заңдардың кеңістіктегі біртектілігінің салдары болып табылады.

Адам тәжірибесі деңгейінде жарамды себептілік принципінің талаптарының бірі себеп пен салдар кеңістікте және уақытта делдалдық болуы керек (байланыс талабы). Бұл талап бұрын, ең алдымен себеп-салдарлық процестерді тікелей бақылау процесінде (мысалы, арбаны итеру), екіншіден, Ньютонның тартылыс теориясының проблемалық аспектісі ретінде (Күннің Жерді тартуы) өте маңызды болды. қашықтықта әрекет ету арқылы), Декарттың құйындар теориясы сияқты механикалық ұсыныстарды ауыстыру. Себептілік принципі көбінесе динамикалық өріс теорияларының (мысалы, Максвеллдің электродинамикасы және Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы) дамуы үшін ынталандырушы ретінде қарастырылады, олар физиканың іргелі сұрақтарын әлдеқайда жақсы түсіндіреді. Декарттың жоғарыда аталған теориясы. Классикалық физика тақырыбын жалғастыра отырып, Пуанкаренің қосқан үлесін еске түсіруге болады – электродинамикадағы себептілік принципі оның ашқан жаңалығының арқасында бұрынғыдан да өзекті бола түсті.

Тауық пен жұмыртқаның жұмбағы
Тауық пен жұмыртқаның жұмбағы

Эмпирика және метафизика

Эмпириктердің метафизикалық түсініктемелерден бас тартуы (мысалы, Декарттың құйындар теориясы) себептіліктің маңыздылығы идеясына қатты әсер етеді. Тиісінше, бұл концепцияның претенциалдылығы төмендетілді (мысалы, Ньютонның гипотезаларында). Эрнст Махтың пікірінше, Ньютонның екінші заңындағы күш ұғымы «таутологиялық және артық» болды.

Теңдеулер мен есептеу формулаларындағы себептілік

Теңдеулер бір денені басқа дененің қозғалысының себебі ретінде түсіндіруді және осы қозғалыс аяқталғаннан кейін жүйенің күйін болжауды қажет етпей, өзара әрекеттесу процесін жай ғана сипаттайды. Математикалық теңдеулердегі себептілік принципінің рөлі физикамен салыстырғанда екінші орында.

Дедукция және номология

Себеп-салдарлық байланысты уақытқа тәуелсіз қарау мүмкіндігі ғылыми заңға енгізуге болатын оқиғаны ғылыми түсіндірудің дедуктивті-номологиялық (D-N) көзқарасының негізінде жатыр. D-N тәсілін көрсетуде физикалық күй түсіндірілетін деп аталады, егер (детерминирленген) заңды қолдану арқылы оны берілген бастапқы шарттардан алуға болатын болса. Мұндай бастапқы шарттар, мысалы, астрофизика туралы айтатын болсақ, жұлдыздардың бір-бірінен қашықтығы мен моментін қамтуы мүмкін. Бұл «детерминистік түсініктеме» кейде себептілік деп аталады.детерминизм.

Домино принципі
Домино принципі

Детерминизм

D-N көзқарасының кемшілігі - себептілік пен детерминизм принципі азды-көпті анықталған. Осылайша, классикалық физикада барлық құбылыстар табиғаттың белгілі заңдарына сәйкес ертеректегі оқиғалардан туындаған (яғни, анықталған) деп ұйғарылды, бұл Пьер-Симон Лапластың егер әлемнің қазіргі күйі дәлдікпен белгілі болса деген тұжырымымен аяқталды., оның болашағы мен өткен күйлерін де есептеуге болады. Дегенмен, бұл концепция әдетте Лаплас детерминизмі деп аталады («Лаплас себептілік» емес), өйткені ол математикалық модельдердегі детерминизмге байланысты - мысалы, математикалық Коши мәселесінде ұсынылған детерминизм.

Себептілік пен детерминизмнің шатасуы әсіресе кванттық механикада өткір - бұл ғылым көптеген жағдайларда іс жүзінде байқалған әсерлердің себептерін анықтай алмайтын немесе бірдей себептердің салдарын болжай алмайтын мағынада себепші болып табылады, бірақ, мүмкін, оның кейбір интерпретацияларында әлі де анықталған - мысалы, егер толқындық функция көп әлемдік интерпретациядағыдай шын мәнінде құлап кетпейді деп болжанса немесе оның құлдырауы жасырын айнымалыларға байланысты болса немесе жай ғана детерминизмді анықтайтын мән ретінде қайта анықтаса. нақты әсерлерден гөрі ықтималдықтар.

Кешен туралы қиын: кванттық механикадағы себептілік, детерминизм және себептілік принципі

Қазіргі физикада себептілік ұғымы әлі толық зерттелмеген. Түсінуарнайы салыстырмалылық себептілік болжамын растады, бірақ олар «бір мезгілде» сөзінің мағынасын бақылаушыға тәуелді етті (бақылаушы кванттық механикада қандай мағынада түсініледі). Сондықтан себептіліктің релятивистік принципі барлық инерциялық бақылаушыларға сәйкес себеп әрекеттен бұрын болуы керек дейді. Бұл себеп пен оның салдары уақыт аралығымен бөлініп, салдар себептің болашағына жатады дегенмен тең. Егер уақыт аралығы екі оқиғаны бөлсе, бұл олардың арасында жарық жылдамдығынан аспайтын жылдамдықпен сигнал жіберуге болатынын білдіреді. Екінші жағынан, егер сигналдар жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғала алса, бұл себеп-салдарлықты бұзады, өйткені бұл сигналды аралық аралықтарда жіберуге мүмкіндік береді, яғни, кем дегенде, кейбір инерциялық бақылаушыларға сигнал уақыт бойынша артқа жылжыңыз. Осы себепті арнайы салыстырмалылық әртүрлі объектілердің бір-бірімен жарық жылдамдығынан жылдамырақ байланысуына мүмкіндік бермейді.

кванттық себептілік
кванттық себептілік

Жалпы салыстырмалылық

Жалпы салыстырмалылықта себептілік принципі ең қарапайым түрде жалпыланады: әсер кеңістік уақыт қисық болса да, оның себебінің болашақ жарық конусына тиесілі болуы керек. Кванттық механикада және, атап айтқанда, релятивистік кванттық өріс теориясында себептілікті зерттеуде жаңа нәзіктіктерді ескеру қажет. Кванттық өріс теориясында себептілік локальдылық принципімен тығыз байланысты. Дегенмен, принципОндағы локализация даулы, себебі ол таңдалған кванттық механиканың интерпретациясына, әсіресе Белл теоремасын қанағаттандыратын кванттық түйісу эксперименттеріне өте тәуелді.

Қорытынды

Осы нәзіктіктерге қарамастан, себептілік физикалық теориялардағы маңызды және жарамды тұжырымдама болып қала береді. Мысалы, оқиғаларды себептер мен салдарларға бөлуге болады деген түсінік себеп-салдарлық парадокстардың алдын алу (немесе кем дегенде түсіну) үшін қажет, мысалы, «ата парадоксы» ол: «Егер саяхатшы атасын өлтіруден бұрын өлтіру керек болса, не болады? әжесін кездестірді ме?»

Көбелек әсері

Физикадағы хаос теориясының көбелек әсері сияқты теориялар себеп-салдарлық параметрлердің бөлінген жүйелері сияқты мүмкіндіктерді ашады.

Көбелек әсерін түсіндірудің бір-бірімен байланысты тәсілі - оны физикадағы себептілік түсінігінің қолданылуы мен себептіліктің жалпылама қолданылуы арасындағы айырмашылықты көрсету ретінде қарастыру. Классикалық (ньютондық) физикада жалпы жағдайда оқиғаның болуы үшін қажетті және жеткілікті жағдайлар ғана (анық) есепке алынады. Себептілік принципінің бұзылуы классикалық физика заңдарының да бұзылуы болып табылады. Бүгінде бұл тек шекті теорияларда ғана рұқсат етілген.

Графиктегі Грейджер себептілік
Графиктегі Грейджер себептілік

Себептілік принципі объектінің қозғалысын бастайтын триггерді білдіреді. Дәл осылай көбелек жасай аладыкөбелек әсері теориясын түсіндіретін классикалық мысалда торнадоның себебі ретінде қарастырылады.

Себептік және кванттық ауырлық

Себептік динамикалық триангуляция (қысқартылған CDT), Рената Лолл, Ян Амбьерн және Ежи Юркевич ойлап тапқан және Фотини Маркопуло мен Ли Смолин танымал еткен, циклдік кванттық ауырлық сияқты фондық тәуелсіз болып табылатын кванттық гравитацияға көзқарас. Бұл оның бұрыннан бар кез келген аренаны (өлшемді кеңістікті) қабылдамайды, бірақ кеңістік-уақыт құрылымының өзі бірте-бірте қалай дамып жатқанын көрсетуге тырысады дегенді білдіреді. Көптеген циклдік кванттық гравитация теоретиктері ұйымдастырған Loops '05 конференциясы CDT кәсіби деңгейде талқыланған бірнеше презентацияларды қамтыды. Бұл конференция ғылыми қауымдастықтың үлкен қызығушылығын тудырды.

Үлкен масштабта бұл теория таныс 4 өлшемді кеңістік-уақытты қайта жасайды, бірақ кеңістік-уақыт Планк шкаласы бойынша екі өлшемді болуы керек және тұрақты уақыттың кесінділерінде фракталды құрылымды көрсету керек екенін көрсетеді. Симплекс деп аталатын құрылымды пайдалана отырып, ол кеңістік-уақытты кішкентай үшбұрышты бөліктерге бөледі. Симплекс үшбұрыштың әртүрлі өлшемдегі жалпылама түрі. Үш өлшемді симплекс әдетте тетраэдр деп аталады, ал төрт өлшемді бұл теориядағы негізгі құрылыс материалы болып табылады, ол пентатоп немесе пентахорон деп те аталады. Әрбір симплекс геометриялық тегіс, бірақ симплекстерді қисық кеңістіктер жасау үшін әртүрлі тәсілдермен «жабыстыруға» болады. Бұрын болған жағдайлардатым көп өлшемдері бар аралас ғаламдарды немесе тым аз минималды ғаламдарды тудырған кванттық кеңістіктерді үшбұрыштауға тырысса, CDT себебі кез келген әсерден бұрын болатын конфигурацияларға рұқсат беру арқылы бұл мәселені болдырмайды. Басқаша айтқанда, CDT концепциясына сәйкес қарапайымдардың барлық қосылған жиектерінің уақыт шеңберлері бір-бірімен сәйкес келуі керек. Осылайша, кеңістік-уақыт геометриясының негізінде себептілік болуы мүмкін.

Себеп-салдар байланысының теориясы

Себеп-салдарлық байланыстар теориясында себептілік одан да көрнекті орын алады. Кванттық гравитацияға бұл көзқарастың негізі Дэвид Маламент теоремасы болып табылады. Бұл теорема себепті кеңістік-уақыт құрылымы оның конформды класын қалпына келтіру үшін жеткілікті екенін айтады. Сондықтан кеңістік-уақытты білу үшін конформдық фактор мен себептік құрылымды білу жеткілікті. Осыған сүйене отырып, Рафаэль Соркин кванттық гравитацияға түбегейлі дискретті көзқарас болып табылатын себепті байланыстар идеясын ұсынды. Кеңістік-уақыттың себеп-салдар құрылымы бастапқы нүкте ретінде ұсынылған, ал конформды факторды осы бастапқы нүктенің әрбір элементін бірлік көлеммен сәйкестендіру арқылы анықтауға болады.

Менеджментте себептілік принципі не дейді

Өндірістегі сапаны бақылау үшін 1960 жылдары Кавору Ишикава «Ишикава диаграммасы» немесе «балық майының диаграммасы» деп аталатын себеп-салдар диаграммасын жасады. Диаграмма барлық ықтимал себептерді алты негізгіге бөледітікелей көрсететін санаттар. Содан кейін бұл санаттар кішірек ішкі санаттарға бөлінеді. Ишикава әдісі фирманың, компанияның немесе корпорацияның өндірістік процесіне қатысатын әртүрлі топтардың бір-біріне қысым жасауының «себептерін» анықтайды. Содан кейін бұл топтар диаграммалардағы санаттар ретінде белгіленуі мүмкін. Бұл диаграммаларды қолдану қазір өнімнің сапасын бақылау шеңберінен шығады және олар басқарудың басқа салаларында, сонымен қатар машина жасау және құрылыс саласында қолданылады. Исикаваның схемалары өндіріске қатысатын топтар арасында қақтығыс туындауы үшін қажетті және жеткілікті жағдайларды ажырата алмағаны үшін сынға алынды. Бірақ Исикава бұл айырмашылықтар туралы тіпті ойламаған сияқты.

Маркетингтегі себептілік
Маркетингтегі себептілік

Детерминизм дүниетаным ретінде

Дертерминистік дүниетаным ғаламның тарихын себептер мен салдардың үздіксіз тізбегін білдіретін оқиғалардың прогрессиясы ретінде толық көрсетуге болады деп санайды. Радикалды детерминистер, мысалы, «ерік еркіндігі» деген ұғымның жоқтығына сенімді, өйткені бұл дүниеде барлығы, олардың пікірінше, сәйкестік пен себептілік принципіне бағынады.

Ұсынылған: