ПРИЧИННОСТЬ

ПРИЧИННОСТЬ

- философская категория, в самом общем абстрактном смысле выражающая зависимость существования одних фрагментов действительности от существования других её фрагментов. Более конкретного содержания и однозначно определённого смысла термин "П." не имеет. Многообразие значений, связываемых с этим термином, во многом обусловлено исто-рич. развитием представлений о П. [1, 2, 3, 4, 5] и определяется разл. пониманием конкретного характера зависимости между фрагментами действительности. Это многообразие можно условно упорядочить, располагая разл. понимания П. между предельно узкой (П ₁) и предельно широкой (П ₂) её трактовками.

Качественная причинность. Понятие П. в узком смысле слова первоначально возникло в связи с практич. деятельностью людей, для неё характерны три признака: 1) временное предшествование причины следствию; 2) одна и та же причина всегда обусловливает одно и то же следствие; 3) причина - активный агент, производящий следствие. Здесь П. понимается как однозначно определённая необходимая генетич. связь, выражающая представление о порождении одним фрагментом действительности (причиной) другого (следствия). Бинарная связь причины и следствия образует элементарное "звено" причинной цепи событий, к-рая, в принципе, неограниченно может быть продолжена в будущее и прослежена в прошлом. Данную простейшую форму П. можно назвать наглядной (или качественной), она достаточна сама по себе только на уровне познания единичных явлений и их связей друг с другом. Пока исследу-ются отд. события и ставится вопрос, от чего они зависят и почему существуют, мы имеем более или менее конкретные факторы, к-рые вызывают, производят эти события. В этом случае П. лишь качественно характеризует связь явлений, поэтому её наз. качественной, в отличие от П. в количественных физ. теориях, когда состояние системы можно определить строго математически.

Причинность в широком понимании смысла термина понимается как синоним "всемирной связи" - универсального детерминизма, согласно к-рому существование любого фрагмента действительности детерминируется (определяется, обусловливается) другими (в пределе - всеми остальными) её фрагментами, причём не обязательно причинным образом в первом, узком смысле П., а, напр., структурно, телеологически, функционально, статистически, системно и т. д.

Термин "детерминизм" также не имеет однозначно определ. смысла: наряду с предельно широким его толкованием он может употребляться и как синоним П. в узком смысле ("лапласовский детерминизм"), поэтому часто понимание выражений, содержащих термины "П." и "детерминизм", вне достаточно обширного контекста практически невозможно.

Количественная причинность. В совр. естествознании (в первую очередь в физике) сложилось понимание П., занимающее в нек-ром смысле промежуточное положение между крайними её формами П ₁ и П _2. Его можно формулировать так: в развитых науч. дисциплинах, достигших высокой степени использования матем. аппарата и дающих открываемым закономерностям матем. формулировку, под П. прежде всего понимается связь состояний во времени, такая, что на основе знания предшествующего состояния системы можно предсказать её последующие состояния [7]. Данную форму П.

можно назвать количественной (теоретической) или (более точно) причинностью в физике, т. к. ни в одной др. науке мы не имеем точно формулируемого понятия состояния и, соответственно, количественной П. (Нек-рые авторы считают, что связь состояний не следует рассматривать как причинную связь, однако употребление термина в данном смысле давно стало привыч [7].)

Причинность в фундаментальных динамических теориях. Если в данный момент времени точно известны координаты и импульсы всех частиц системы, то, согласно классич. механике Ньютона, однозначно определено её состояние. Все процессы сводятся к переходу системы частиц из одного состояния в другое, и наступление данного события - это переход системы в состояние с данными значениями координат и импульсов частиц. Зная характер зависимости сил взаимодействия от координат и скоростей, можно с помощью ур-ний движения классич. механики по состоянию системы в нач. момент времени определить однозначно её состояние в любой последующий момент. Поэтому состояние механич. системы в нач. момент времени (набор её импульсов и координат) наряду с известным законом взаимодействия частиц может рассматриваться как причина, а состояние в последующий момент - как следствие. В этом суть представлений о динамической, или однозначной, П. в классич. физике - суть классич. детерминизма.

Сформулированная на основе механики Ньютона однозначная П. характерна для динамич. закономерностей любого вида. В частности, открытие Дж. К. Максвеллом (J. С. Maxwell) системы ур-ний для эл.-магн. поля ни в малейшей степени не изменило представлений об однозначной П. Как и механика Ньютона, теория Максвелла позволяет по точно фиксированным значениям величин (напряжённостей электрич. и магн. полей) в нач. момент времени и заданным граничным условиям однозначно найти значения этих величин в последующие моменты. Состояние системы определяют новые величины (характеристики полей вместо координат и импульсов), но в остальном всё остаётся неизменным [8].

Такая же ситуация наблюдается во всех фундам. теориях динамич. типа, в к-рых состояние системы характеризуется набором тех или иных физ. величин.

Причинность в фундаментальных статистических теориях. Уже в рамках классич. физики была построена теория, хотя и не разрушившая концепцию классич. детерминизма, но в значит. мере подорвавшая веру в его абс. характер. Речь идёт о классич. статистич. механике.

В статистич. механике состояние системы характеризуется не набором точных значений координат и импульсов всех частиц, а ф-цией распределения, определяющей вероятность того, что координаты и импульсы частиц системы имеют определ. значения, т. е. то, как часто в ансамбле тождественных систем встречаются разл. распределения значений координат и импульсов частиц. По ф-ции распределения в данный момент времени (при известной энергии взаимодействия) можно однозначно найти вероятность появления определ. значений координат и импульсов частиц в любой последующий момент времени; они рассматриваются как случайные величины, не определяемые однозначно макроскопич. условиями (темп-рой, давлением, объёмом и т. д.), в к-рых находится система. Т. о., в этом случае причинно связаны вероятности координат и импульсов. Это новая форма П.- вероятностная причинность, понимание к-рой в осн. остаётся прежним: состояние системы в данный момент однозначно определяется состоянием системы в предшествующий момент, однако способ описания состояния становится новым, вероятностным.

Вероятностная форма П. характерна и для любой др. статистич. теории, в частности для микроскопич. электродинамики. Представляет интерес хаотич. поведение траекторий нек-рых динамич. систем в связи с исследованием турбулентности. Несмотря на то, что решения ур-ний полностью определяются нач. данными, они с течением времени меняются чрезвычайно нерегулярным образом. Малые отклонения нач. условий вызывают большие изменения в поведении системы через определ. время. Для наблюдателя картина поведения траекторий системы выглядит полностью хаотичной - т. н. динамический хаос.

Причинность в квантовой механике. До появления квантовой механики считали, что в основе мироздания лежат динамич. законы с их однозначной П. Несмотря на то, что незначит. изменения нач. условий в сложных системах приводили к сильным изменениям их конечных состояний, так что наличие малых ошибок в нач. условиях было равносильно полному незнанию дальнейшего поведения системы, всё же считали, что вторжение этих ошибок имеет практическое, а не принципиальное значение. Полагали, что классич. детерминизм в каком-то виде сохраняется.

После открытия статистич. характера законов движения отд. микрочастиц и создания квантовой механики оказалось, что вероятностная П. может существовать сама по себе, без стоящей за ней однозначной динамич. П., и является основной, а однозначная динамич. П.- её частным случаем.

В квантовой механике состояние системы полностью характеризуется волновой ф-цией определяющей распределение вероятностей для любой физ. величины. Эта ф-ция удовлетворяет Шрёдингера уравнению и является амплитудой вероятности. Если известны волновая ф-ция в нач. момент времени и оператор Гамильтона системы, определяемый энергией взаимодействия частиц, то ур-ние Шрёдингера позволяет однозначно найти волновую ф-цию в произвольный последующий момент времени t. Вследствие этого нач. состояние, вместе с определ. законом взаимодействия частиц можно рассматривать как причину, а состояние в последующий момент, - как следствие.

Т. о., понятие динамич. П. в квантовой механике неприменимо, но вероятностная П. здесь справедлива в той же мере, что и для объектов классич. статистич. теории. Напр., зная нач. состояние электронов, падающих на дифракц. решётку, заданное в виде плоской волны де Бройля (состояние с определ. импульсом), можно однозначно предсказать распределение электронов на экране - дифракц. картину. Вид дифракц. картины, образованной частицами с заданным импульсом, определяется однозначно, но поведение отд. электронов остаётся случайным. Электроны в одном и том же состоянии попадают после дифракции на разл. участки экрана. Уточнить к.-л. образом нач. состояние частицы с тем, чтобы можно было проследить в деталях за её движением и предсказать, куда она попадёт после рассеяния на дифракц. решётке, принципиально невозможно. Любая попытка фиксации координат частиц до дифракции так изменит их импульсы, что вся дифракц. картина окажется смазанной.

Особенно отчётливо статистич. характер явлений микромира обнаруживается при распадах радиоакт. ядер н нестабильных элементарных частиц.

Отметим, что точно формулируемая количественная (теоретическая) вероятностная П. в классич. статистич. теориях не исчерпывает П. полностью. Кроме того, сохраняется понятие качественной (или наглядной) П. в том смысле, что те или иные случайные значения координат, импульсов и др. величин причинно обусловлены. Напр., причиной очередного случайного броска броуновской частицы в определ. направлении являются нескомпенсиров. удары молекул о частицу с одной стороны.

Нельзя заранее полностью исключить возможность того, что и в квантовой области качественная П. всё жe способна объяснить детали того пли иного поведения микрообъекта. Определ. отклонение электрона при дифракции, распад частицы в данный момент и т. д. имеют свои причины. Так, в частности, взаимодействие частиц с физ. вакуумом можно рассматривать как проявление универс. связи микрообъектов, исключающей возможность их полной индивидуализации. Это взаимодействие статистич. характера, возможно, и обусловливает детали поведения отд. микрообъектов. Но отсюда, конечно, ни в коем случае не вытекает, что для микрообъектов возможны законы динамич. типа.

В квантовой теории поля принцип П. в явной форме используется в качестве активного начала при развитии теории (см. Причинности принцип).

Лит.:1) Гоббс Т., Избр. произведения, пер. с лат. и англ., т. 1, М., 1964; 2) Лейбниц Г. В., Соч., т. 1, М., 1982; 3) М а х Э., Анализ ощущений и отношение физического к пси-хическому, пер. с нем., 2 изд., М., 1908; 4) Рассел Б., Че-ловеческое познание. Его сфера и границы, пер. с англ., М., 1957; 5) Бунге М., Причинность, пер. с англ., М., 1962; 6) Философия естествознания, в. 1, М., 1966; 7) Свечников Г. А., Причинность и связь состояний в физике, М., 1971; 8) Мякишев Г. Я., Динамические и статистические закономерности в физике, М., 1973. Г. Я. Мякишев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.