اصل علیت (که قانون علت و معلول نیز نامیده می شود) آن چیزی است که یک فرآیند (علت) را به فرآیند یا حالت (موضوع) دیگر مرتبط می کند، جایی که اولی تا حدودی مسئول دومی است و دومی. تا حدی به اولی وابسته است. این یکی از قوانین اصلی منطق و فیزیک است. با این حال، اخیراً فیزیکدانان فرانسوی و استرالیایی اصل علیت را در سیستم نوری که اخیراً به طور مصنوعی ایجاد کردند، خاموش کردند.
به طور کلی، هر فرآیندی علل زیادی دارد که عوامل مسبب آن هستند و همه آنها در گذشته خود نهفته است. یک اثر به نوبه خود می تواند علت بسیاری از اثرات دیگر باشد که همگی در آینده آن نهفته است. علیت با مفاهیم زمان و مکان ارتباط متافیزیکی دارد و نقض اصل علیت تقریباً در تمام علوم جدید یک خطای جدی منطقی تلقی می شود.
ماهیت مفهوم
علیت یک انتزاع است که نشان می دهد جهان چگونه تکامل می یابد، و بنابراین مفهوم اصلی بیشتر مستعد است.برای توضیح مفاهیم مختلف پیشرفت به نوعی با مفهوم کارایی مرتبط است. برای درک اصل علیت (به ویژه در فلسفه، منطق و ریاضیات) باید تفکر منطقی و شهود خوبی داشت. این مفهوم به طور گسترده در منطق و زبان شناسی نشان داده شده است.
علیت در فلسفه
در فلسفه، اصل علیت یکی از اصول اساسی محسوب می شود. فلسفه ارسطویی کلمه «علت» را به معنای «توضیح» یا پاسخ به سؤال «چرا؟» شامل «علل مادی، صوری، کارآمد» و «علل نهایی» به کار می برد. از نظر ارسطو «علت» نیز تبیین همه چیز است. موضوع علیت در فلسفه معاصر همچنان محور است.
نسبیت و مکانیک کوانتومی
برای اینکه بفهمید اصل علیت چه می گوید، باید با نظریه های نسبیت آلبرت انیشتین و مبانی مکانیک کوانتومی آشنا باشید. در فیزیک کلاسیک، یک اثر نمی تواند قبل از ظهور علت فوری آن رخ دهد. اصل علیت، اصل صدق، اصل نسبیت کاملاً با یکدیگر مرتبط هستند. به عنوان مثال، در نظریه نسبیت خاص اینشتین، علیت به این معناست که یک معلول بدون توجه به علتی که در مخروط نوری پشت (گذشته) رویداد نیست، نمی تواند رخ دهد. به همین ترتیب، یک علت نمی تواند تأثیری خارج از مخروط نوری (آینده) خود داشته باشد. این توضیح انتزاعی و طولانی انیشتین که برای خواننده به دور از علم فیزیک مبهم بود، منجر به مقدمه شد.اصل علیت در مکانیک کوانتومی در هر صورت، محدودیت های اینشتین با این باور معقول (یا فرض) سازگار است که تأثیرات علی نمی توانند سریعتر از سرعت نور و/یا گذشت زمان حرکت کنند. در نظریه میدان کوانتومی، رویدادهای مشاهده شده با وابستگی فضا مانند باید جابجا شوند، بنابراین ترتیب مشاهدات یا اندازه‌گیری‌های اجرام مشاهده‌شده بر ویژگی‌های آنها تأثیری ندارد. برخلاف مکانیک کوانتومی، اصل علیت مکانیک کلاسیک معنای کاملاً متفاوتی دارد.
قانون دوم نیوتن
علت را نباید با قانون دوم نیوتن در مورد بقای تکانه اشتباه گرفت، زیرا این سردرگمی نتیجه همگنی فضایی قوانین فیزیکی است.
یکی از الزامات اصل علیت که در سطح تجربه بشری معتبر است، این است که علت و معلول باید در مکان و زمان واسطه شود (الزام تماس). این نیاز در گذشته بسیار مهم بوده است، در درجه اول در فرآیند مشاهده مستقیم فرآیندهای علّی (مثلاً هل دادن گاری)، و ثانیاً، به عنوان جنبه مشکل ساز نظریه گرانش نیوتن (جذب زمین توسط خورشید). از طریق عمل از راه دور)، جایگزین پیشنهادهای مکانیکی مانند نظریه گرداب‌های دکارت. اصل علیت اغلب به عنوان محرکی برای توسعه نظریه های میدان دینامیکی (مثلاً الکترودینامیک ماکسول و نظریه نسبیت عام انیشتین) دیده می شود که سؤالات اساسی فیزیک را بسیار بهتر ازنظریه فوق الذکر دکارت. در ادامه موضوع فیزیک کلاسیک، می‌توانیم سهم پوانکاره را به یاد بیاوریم - اصل علیت در الکترودینامیک، به لطف کشف او، حتی بیشتر مرتبط شده است.
تجربی و متافیزیک
بیزاری تجربه‌گرایان از تبیین‌های متافیزیکی (مانند نظریه گرداب‌های دکارت) تأثیر زیادی بر ایده اهمیت علیت دارد. بر این اساس، پرمدعا بودن این مفهوم کم اهمیت جلوه داده شده است (مثلاً در فرضیه های نیوتن). به عقیده ارنست ماخ، مفهوم نیرو در قانون دوم نیوتن «توتولوژیک و زائد» بود.
علیت در معادلات و فرمول های محاسباتی
معادلات به سادگی فرآیند تعامل را توصیف می کنند، بدون نیاز به تفسیر یک جسم به عنوان علت حرکت جسم دیگر و پیش بینی وضعیت سیستم پس از تکمیل این حرکت. نقش اصل علیت در معادلات ریاضی در مقایسه با فیزیک فرعی است.
کسر و نام شناسی
امکان یک دیدگاه مستقل از زمان از علیت، زیربنای دیدگاه قیاسی-نامولوژیکی (D-N) از توضیح علمی یک رویداد است که می تواند در یک قانون علمی گنجانده شود. در نمایش رویکرد D-N، یک حالت فیزیکی توضیح‌پذیر گفته می‌شود که با اعمال یک قانون (تعیین‌گرا) بتوان آن را از شرایط اولیه معین به‌دست آورد. اگر مثلاً در مورد اخترفیزیک صحبت کنیم، چنین شرایط اولیه ممکن است شامل لحظه لحظه ای و فاصله ستارگان از یکدیگر باشد. این «تبیین قطعی» را گاه علّی می نامند.جبر.
جبر
نقطه منفی دیدگاه D-N این است که اصل علیت و جبر کمابیش شناسایی شده اند. بنابراین، در فیزیک کلاسیک، فرض بر این بود که همه پدیده ها توسط رویدادهای قبلی مطابق با قوانین شناخته شده طبیعت ایجاد می شوند (یعنی توسط رویدادهای قبلی تعیین می شوند، که در این ادعای پیر سیمون لاپلاس به اوج خود رسید که اگر وضعیت فعلی جهان از روی دقت شناخته می شد. ، وضعیت آینده و گذشته آن نیز قابل محاسبه است. با این حال، این مفهوم معمولاً به عنوان جبر لاپلاس (به جای «علیت لاپلاس») شناخته می‌شود، زیرا به جبرگرایی در مدل‌های ریاضی بستگی دارد - مانند جبری که برای مثال در مسئله کوشی ریاضی نشان داده می‌شود.
آشفتگی علیت و جبر به ویژه در مکانیک کوانتومی حاد است - این علم از این نظر علّی است که در بسیاری از موارد نمی تواند علل تأثیرات واقعی مشاهده شده را شناسایی کند یا تأثیرات علل یکسان را پیش بینی کند، اما، شاید، هنوز در برخی از تفاسیر آن تعیین می شود - برای مثال، اگر فرض شود که تابع موج واقعاً فرو نمی ریزد، مانند تفسیر جهان های متعدد، یا اگر فروپاشی آن به دلیل متغیرهای پنهان باشد، یا صرفاً جبرگرایی را به عنوان مقداری که تعیین می کند، دوباره تعریف می کند. احتمالات به جای اثرات خاص.
مشکل در مورد مختلط: علیت، جبر و اصل علیت در مکانیک کوانتومی
در فیزیک مدرن، مفهوم علیت هنوز به طور کامل درک نشده است. فهمنسبیت خاص فرض علیت را تأیید کرد، اما آنها معنای کلمه «هم‌زمان» را به ناظر (به معنایی که ناظر در مکانیک کوانتومی درک می‌شود) وابسته کردند. بنابراین، اصل نسبی گرایانه علیت می گوید که به نظر همه ناظران اینرسی، علت باید مقدم بر فعل باشد. این معادل این است که بگوییم یک علت و معلول با فاصله زمانی از هم جدا می شوند و معلول به آینده علت تعلق دارد. اگر فاصله زمانی دو رویداد را از هم جدا کند، به این معنی است که می توان سیگنالی بین آنها با سرعتی که از سرعت نور تجاوز نمی کند ارسال کرد. از سوی دیگر، اگر سیگنال‌ها بتوانند سریعتر از سرعت نور حرکت کنند، این امر علیت را نقض می‌کند، زیرا به سیگنال اجازه می‌دهد در فواصل زمانی متوسط ارسال شود، به این معنی که حداقل برای برخی از ناظران اینرسی، سیگنال به نظر می‌رسد. در زمان به عقب حرکت کنید به همین دلیل، نسبیت خاص اجازه نمی دهد اجرام مختلف با سرعتی بیشتر از سرعت نور با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
نسبیت عام
در نسبیت عام، اصل علیت به ساده‌ترین روش تعمیم می‌یابد: یک اثر باید به مخروط نور آینده علت آن تعلق داشته باشد، حتی اگر فضازمان منحنی باشد. در مطالعه علیت در مکانیک کوانتومی و به ویژه در نظریه میدان کوانتومی نسبیتی باید نکات ظریف جدیدی را در نظر گرفت. در نظریه میدان کوانتومی، علیت ارتباط نزدیکی با اصل محلی بودن دارد. با این حال، اصلمکان در آن مورد بحث است، زیرا بسیار وابسته به تفسیر مکانیک کوانتومی انتخاب شده است، به ویژه برای آزمایش های درهم تنیدگی کوانتومی که قضیه بل را برآورده می کند.
نتیجه گیری
علی رغم این نکات ظریف، علیت یک مفهوم مهم و معتبر در نظریه های فیزیکی باقی مانده است. برای مثال، این تصور که وقایع را می‌توان به علل و معلول‌ها مرتب کرد، برای جلوگیری (یا حداقل درک) پارادوکس‌های علیت مانند «پارادوکس پدربزرگ» ضروری است که می‌پرسد: «چه اتفاقی می‌افتد اگر مسافر قبل از اینکه پدربزرگش را بکشد، چه اتفاقی می‌افتد. تا به حال مادربزرگش را ملاقات کرده است؟"
اثر پروانه
نظریه‌های فیزیک، مانند اثر پروانه‌ای از نظریه آشوب، احتمالاتی مانند سیستم‌های توزیع شده پارامترها را در علیت باز می‌کنند.
یک راه مرتبط برای تفسیر اثر پروانه ای این است که آن را به عنوان نشان دهنده تفاوت بین کاربرد مفهوم علیت در فیزیک و استفاده عمومی تر از علیت بدانیم. در فیزیک کلاسیک (نیوتنی) در حالت کلی، فقط آن دسته از شرایطی که برای وقوع یک رویداد ضروری و کافی هستند (به صراحت) در نظر گرفته می شوند. نقض اصل علیت نیز نقض قوانین فیزیک کلاسیک است. امروزه این فقط در نظریه های حاشیه ای مجاز است.
اصل علیت دلالت بر ماشه ای دارد که حرکت یک شی را آغاز می کند. به همین ترتیب، یک پروانه می توانددر مثال کلاسیک که نظریه اثر پروانه را توضیح می دهد، به عنوان علت گردباد در نظر گرفته می شود.
علت و گرانش کوانتومی
مثلثی دینامیکی علّی (به اختصار CDT)، ابداع شده توسط رناتا لول، یان آمبجورن و یرزی یورکیویچ و رواج یافته توسط فوتینی مارکوپولو و لی اسمولین، رویکردی به گرانش کوانتومی است که مانند گرانش کوانتومی حلقه مستقل از پس‌زمینه است. این بدان معنی است که او هیچ عرصه ای از پیش موجود (فضای بعدی) را فرض نمی کند، بلکه تلاش می کند نشان دهد که ساختار خود فضا-زمان چگونه به تدریج تکامل می یابد. کنفرانس Loops '05 که توسط بسیاری از نظریه پردازان گرانش کوانتومی حلقه سازماندهی شد، شامل چندین سخنرانی بود که CDT را در سطح حرفه ای مورد بحث قرار می داد. این کنفرانس مورد توجه جامعه علمی قرار گرفت.
در مقیاس بزرگ، این نظریه فضا-زمان 4 بعدی آشنا را بازسازی می کند، اما نشان می دهد که فضا-زمان باید در مقیاس پلانک دو بعدی باشد و ساختار فراکتالی را در برش هایی از زمان ثابت نشان دهد. با استفاده از ساختاری به نام سیمپلکس، فضا-زمان را به بخش های مثلثی کوچک تقسیم می کند. سیمپلکس شکل تعمیم یافته مثلث در ابعاد مختلف است. سیمپلکس سه بعدی معمولاً چهار وجهی نامیده می شود، در حالی که چهاربعدی عنصر اصلی در این نظریه است که به عنوان پنتاتوپ یا پنتاکورون نیز شناخته می شود. هر سیمپلکس از نظر هندسی مسطح است، اما سیمپلکس ها را می توان به روش های مختلفی به هم چسباند تا فضاهای منحنی ایجاد کند. در مواردی که قبلیتلاش برای مثلث‌سازی فضاهای کوانتومی، جهان‌های مختلط با ابعاد بیش از حد، یا جهان‌های کمینه با ابعاد بسیار کم را تولید کرد، CDT تنها با اجازه دادن به پیکربندی‌هایی که در آن علت مقدم بر هر اثری است، از این مشکل جلوگیری می‌کند. به عبارت دیگر، فریم‌های زمانی تمام لبه‌های متصل ساده‌ها، طبق مفهوم CDT، باید با یکدیگر منطبق باشند. بنابراین، شاید علیت زیربنای هندسه فضا-زمان باشد.
نظریه روابط علت و معلولی
در نظریه روابط علت و معلولی، علیت جایگاه برجسته تری را اشغال می کند. اساس این رویکرد به گرانش کوانتومی قضیه دیوید مالامنت است. این قضیه بیان می‌کند که ساختار فضازمان علی برای بازیابی کلاس هم‌شکل آن کافی است. بنابراین برای شناخت فضا-زمان، شناخت عامل همسو و ساختار علی کافی است. بر این اساس، رافائل سورکین ایده اتصالات علّی را مطرح کرد که رویکردی اساساً گسسته به گرانش کوانتومی است. ساختار علّی فضا-زمان به عنوان یک نقطه ازلی نشان داده می‌شود و عامل هم‌شکل را می‌توان با شناسایی هر عنصر از این نقطه اولیه با واحد حجم ایجاد کرد.
آنچه اصل علیت در مدیریت می گوید
برای کنترل کیفیت در تولید، در دهه 1960، Kaworu Ishikawa یک نمودار علت و معلولی به نام "نمودار ایشیکاوا" یا "نمودار روغن ماهی" توسعه داد. نمودار تمام علل احتمالی را به شش دسته اصلی دسته بندی می کنددسته هایی که به طور مستقیم نمایش داده می شود. سپس این دسته ها به زیرمجموعه های کوچکتر تقسیم می شوند. روش ایشیکاوا "علل" فشار بر یکدیگر توسط گروه های مختلف درگیر در فرآیند تولید یک شرکت، شرکت یا شرکت را شناسایی می کند. سپس این گروه ها را می توان به عنوان دسته بندی در نمودارها برچسب گذاری کرد. استفاده از این نمودارها در حال حاضر فراتر از کنترل کیفیت محصول است و در سایر حوزه های مدیریتی و همچنین در زمینه مهندسی و ساخت و ساز استفاده می شود. طرح های ایشیکاوا به دلیل عدم تمایز بین شرایط لازم و کافی برای ایجاد درگیری بین گروه های درگیر در تولید مورد انتقاد قرار گرفته است. اما به نظر می رسد که ایشیکاوا حتی به این تفاوت ها فکر نکرده است.
جبرگرایی به عنوان یک جهان بینی
جهان‌بینی جبرگرا معتقد است که تاریخ جهان را می‌توان به‌طور کامل به‌عنوان پیشروی رویدادها نشان داد، که زنجیره‌ای پیوسته از علل و معلول‌ها را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، جبرگرایان رادیکال مطمئن هستند که چیزی به نام "اراده آزاد" وجود ندارد، زیرا همه چیز در این جهان، به نظر آنها، تابع اصل مطابقت و علیت است.
