Nguyên tắc nhân quả (còn gọi là luật nhân quả) là liên hệ giữa một quá trình (nguyên nhân) với một quá trình hoặc trạng thái (tác động) khác, trong đó điều đầu tiên chịu trách nhiệm một phần cho điều thứ hai, và điều thứ hai là một phần phụ thuộc vào đầu tiên. Đây là một trong những định luật chính của logic và vật lý. Tuy nhiên, gần đây các nhà vật lý Pháp và Úc đã tắt nguyên lý nhân quả trong hệ thống quang học mà họ mới tạo ra một cách nhân tạo.
Nói chung, bất kỳ quá trình nào cũng có nhiều nguyên nhân là nhân quả của nó, và tất cả đều nằm trong quá khứ của nó. Đến lượt nó, một tác động có thể là nguyên nhân của nhiều tác động khác, tất cả đều nằm trong tương lai của nó. Nhân quả có mối liên hệ siêu hình với các khái niệm về thời gian và không gian, và việc vi phạm nguyên tắc nhân quả được coi là một lỗi lôgic nghiêm trọng trong hầu hết các ngành khoa học hiện đại.
Bản chất của khái niệm
Nhân quả là một sự trừu tượng cho biết thế giới phát triển như thế nào, và do đó, khái niệm chính dễ bị áp dụng hơnđể giải thích các khái niệm khác nhau về sự tiến triển. Theo một nghĩa nào đó, nó được kết nối với khái niệm hiệu quả. Để hiểu được nguyên lý nhân quả (đặc biệt là trong triết học, logic và toán học), người ta phải có tư duy logic và trực giác tốt. Khái niệm này được thể hiện rộng rãi trong logic và ngôn ngữ học.
Nhân quả trong Triết học
Trong triết học, nguyên lý nhân quả được coi là một trong những nguyên lý cơ bản. Triết học Aristotle sử dụng từ "nguyên nhân" có nghĩa là "giải thích" hoặc câu trả lời cho câu hỏi "tại sao?", Bao gồm "nguyên nhân" vật chất, chính thức, hiệu quả và cuối cùng. Theo Aristotle, "nguyên nhân" cũng là lời giải thích của mọi thứ. Chủ đề về quan hệ nhân quả vẫn là trọng tâm của triết học đương đại.
Thuyết tương đối và cơ học lượng tử
Để hiểu nguyên lý nhân quả nói gì, bạn cần phải nắm rõ lý thuyết tương đối của Albert Einstein và những điều cơ bản của cơ học lượng tử. Trong vật lý cổ điển, một hiệu ứng không thể xảy ra trước khi nguyên nhân ngay lập tức của nó xuất hiện. Nguyên lý nhân quả, nguyên lý chân lý, nguyên lý tương đối liên quan khá chặt chẽ với nhau. Ví dụ, trong thuyết tương đối hẹp của Einstein, quan hệ nhân quả có nghĩa là một hiệu ứng không thể xảy ra bất kể nguyên nhân nào không nằm trong hình nón ánh sáng phía sau (quá khứ) của sự kiện. Tương tự như vậy, một nguyên nhân không thể có tác động bên ngoài hình nón ánh sáng (trong tương lai) của nó. Lời giải thích trừu tượng và dài dòng này của Einstein, khó hiểu đối với người đọc xa rời vật lý, đã dẫn đến phần mở đầunguyên lý nhân quả trong cơ học lượng tử. Dù bằng cách nào, những hạn chế của Einstein cũng phù hợp với niềm tin (hoặc giả định) hợp lý rằng các ảnh hưởng nhân quả không thể truyền nhanh hơn tốc độ ánh sáng và / hoặc thời gian trôi qua. Trong lý thuyết trường lượng tử, các sự kiện quan sát được với sự phụ thuộc vào khoảng cách phải đi lại, vì vậy thứ tự của các quan sát hoặc phép đo của các đối tượng được quan sát không ảnh hưởng đến tính chất của chúng. Không giống như cơ học lượng tử, nguyên lý nhân quả của cơ học cổ điển có một ý nghĩa hoàn toàn khác.
Định luật thứ hai của Newton
Nhân quả không nên nhầm lẫn với định luật bảo toàn động lượng thứ hai của Newton, bởi vì sự nhầm lẫn này là hệ quả của sự đồng nhất trong không gian của các định luật vật lý.
Một trong những yêu cầu của nguyên tắc nhân quả, có giá trị ở cấp độ kinh nghiệm của con người, đó là nhân quả phải được điều hòa trong không gian và thời gian (yêu cầu của sự liên hệ). Yêu cầu này rất quan trọng trong quá khứ, chủ yếu trong quá trình quan sát trực tiếp các quá trình nhân quả (ví dụ, đẩy một chiếc xe đẩy), và thứ hai, như một khía cạnh có vấn đề của lý thuyết hấp dẫn của Newton (lực hút của Trái đất bởi Mặt trời thông qua hành động ở khoảng cách xa), thay thế các đề xuất cơ học chẳng hạn như lý thuyết về xoáy của Descartes. Nguyên lý quan hệ nhân quả thường được coi là yếu tố kích thích sự phát triển của các lý thuyết trường động lực học (ví dụ, điện động lực học của Maxwell và lý thuyết tương đối rộng của Einstein) giải thích các câu hỏi cơ bản của vật lý tốt hơn nhiều so vớilý thuyết nói trên của Descartes. Tiếp tục chủ đề vật lý cổ điển, chúng ta có thể nhớ lại sự đóng góp của Poincaré - nguyên lý nhân quả trong điện động lực học, nhờ phát hiện của ông, thậm chí còn trở nên phù hợp hơn.
Kinh nghiệm và siêu hình học
Sự chán ghét của những người theo chủ nghĩa kinh nghiệm đối với những giải thích siêu hình (chẳng hạn như lý thuyết về xoáy của Descartes) có ảnh hưởng mạnh mẽ đến ý tưởng về tầm quan trọng của quan hệ nhân quả. Do đó, sự giả tạo của khái niệm này đã bị hạ thấp (ví dụ, trong Giả thuyết của Newton). Theo Ernst Mach, khái niệm lực trong định luật thứ hai của Newton là "cường độ cao và dư thừa".
Nhân quả trong phương trình và công thức tính toán
Các phương trình chỉ đơn giản mô tả quá trình tương tác, không cần giải thích một vật là nguyên nhân chuyển động của vật khác và dự đoán trạng thái của hệ sau khi chuyển động này hoàn thành. Vai trò của nguyên lý nhân quả trong các phương trình toán học là thứ yếu so với vật lý.
Khấu trừ và đề cử
Khả năng của một quan điểm độc lập về thời gian về quan hệ nhân quả làm cơ sở cho quan điểm suy diễn-đề cử (D-N) về một giải thích khoa học về một sự kiện có thể được đưa vào quy luật khoa học. Trong cách biểu diễn của phương pháp D-N, một trạng thái vật lý được cho là có thể giải thích được nếu, bằng cách áp dụng một định luật (xác định), nó có thể đạt được từ các điều kiện ban đầu cho trước. Những điều kiện ban đầu như vậy có thể bao gồm thời điểm và khoảng cách với nhau của các ngôi sao, nếu chúng ta đang nói, chẳng hạn, về vật lý thiên văn. "Lời giải thích xác định" này đôi khi được gọi là nhân quả.thuyết định mệnh.
Quyết tâm
Nhược điểm của quan điểm D-N là ít nhiều xác định được nguyên tắc nhân quả và thuyết định mệnh. Do đó, trong vật lý cổ điển, người ta cho rằng tất cả các hiện tượng đều do (tức là được xác định bởi) các sự kiện trước đó phù hợp với các quy luật tự nhiên đã biết, đỉnh điểm là Pierre-Simon Laplace khẳng định rằng nếu trạng thái hiện tại của thế giới được biết đến từ độ chính xác., trạng thái tương lai và quá khứ của nó cũng có thể được tính toán. Tuy nhiên, khái niệm này thường được gọi là thuyết định mệnh Laplace (chứ không phải "quan hệ nhân quả Laplace") vì nó phụ thuộc vào thuyết xác định trong các mô hình toán học - chẳng hạn như thuyết định mệnh được biểu diễn trong bài toán Cauchy.
Sự nhầm lẫn giữa quan hệ nhân quả và thuyết xác định đặc biệt nghiêm trọng trong cơ học lượng tử - khoa học này bắt nguồn từ việc trong nhiều trường hợp nó không thể xác định nguyên nhân của các tác động thực sự quan sát được hoặc dự đoán tác động của các nguyên nhân giống hệt nhau, nhưng, có lẽ, vẫn được xác định trong một số cách diễn giải của nó - ví dụ: nếu hàm sóng được giả định không thực sự sụp đổ, như trong cách giải thích nhiều thế giới, hoặc nếu sự sụp đổ của nó là do các biến ẩn hoặc chỉ đơn giản là xác định lại thuyết xác định như một giá trị xác định xác suất hơn là các tác động cụ thể.
Khó về sự phức tạp: quan hệ nhân quả, thuyết định mệnh và nguyên lý nhân quả trong cơ học lượng tử
Trong vật lý hiện đại, khái niệm nhân quả vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Sự hiểu biếtthuyết tương đối hẹp xác nhận giả thiết về quan hệ nhân quả, nhưng chúng khiến ý nghĩa của từ "đồng thời" phụ thuộc vào người quan sát (theo nghĩa mà người quan sát được hiểu trong cơ học lượng tử). Do đó, nguyên lý tương đối tính của quan hệ nhân quả nói rằng nguyên nhân phải có trước hành động theo tất cả những người quan sát quán tính. Điều này tương đương với việc nói rằng một nguyên nhân và hậu quả của nó cách nhau một khoảng thời gian, và hậu quả thuộc về tương lai của nguyên nhân. Nếu khoảng thời gian tách biệt hai sự kiện, điều này có nghĩa là một tín hiệu có thể được gửi giữa chúng với tốc độ không vượt quá tốc độ ánh sáng. Mặt khác, nếu tín hiệu có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng, điều này sẽ vi phạm quan hệ nhân quả vì nó sẽ cho phép tín hiệu được gửi ở những khoảng thời gian trung gian, có nghĩa là, đối với ít nhất một số người quan sát quán tính, tín hiệu sẽ xuất hiện đang di chuyển ngược lại trong thời gian. Vì lý do này, thuyết tương đối hẹp không cho phép các vật thể khác nhau giao tiếp với nhau nhanh hơn tốc độ ánh sáng.
Thuyết tương đối rộng
Trong thuyết tương đối rộng, nguyên lý nhân quả được khái quát theo cách đơn giản nhất: một hiệu ứng phải thuộc về hình nón ánh sáng tương lai của nguyên nhân của nó, ngay cả khi không thời gian bị cong. Sự tinh tế mới phải được tính đến trong nghiên cứu quan hệ nhân quả trong cơ học lượng tử và đặc biệt, trong lý thuyết trường lượng tử tương đối tính. Trong lý thuyết trường lượng tử, quan hệ nhân quả có quan hệ mật thiết với nguyên lý cục bộ. Tuy nhiên, nguyên tắcvị trí của nó bị tranh cãi, vì nó phụ thuộc nhiều vào cách giải thích của cơ học lượng tử đã chọn, đặc biệt là đối với các thí nghiệm vướng víu lượng tử thỏa mãn định lý Bell.
Kết
Bất chấp những điều tinh tế này, quan hệ nhân quả vẫn là một khái niệm quan trọng và hợp lệ trong các lý thuyết vật lý. Ví dụ, quan điểm cho rằng các sự kiện có thể được sắp xếp thành nguyên nhân và kết quả là cần thiết để ngăn chặn (hoặc ít nhất là hiểu được) nghịch lý của quan hệ nhân quả, chẳng hạn như "nghịch lý ông nội" đặt câu hỏi: "Điều gì sẽ xảy ra nếu một người du hành thời gian giết ông nội của mình trước khi anh ta bao giờ gặp bà của anh ấy?"
Hiệu ứng cánh bướm
Các lý thuyết trong vật lý, chẳng hạn như hiệu ứng cánh bướm từ lý thuyết hỗn loạn, mở ra các khả năng như hệ thống phân tán của các tham số trong quan hệ nhân quả.
Một cách liên quan để giải thích hiệu ứng cánh bướm là coi nó chỉ ra sự khác biệt giữa việc áp dụng khái niệm quan hệ nhân quả trong vật lý và việc sử dụng quan hệ nhân quả tổng quát hơn. Trong vật lý cổ điển (Newton), trong trường hợp chung, chỉ những điều kiện cần và đủ để xảy ra một sự kiện mới được tính đến (một cách rõ ràng). Vi phạm nguyên lý nhân quả cũng là vi phạm các quy luật vật lý cổ điển. Ngày nay, điều này chỉ được phép trong các lý thuyết bên lề.
Nguyên lý nhân quả bao hàm một tác nhân kích hoạt bắt đầu chuyển động của một vật thể. Theo cách tương tự, một con bướm có thểđược coi là nguyên nhân của cơn lốc xoáy trong ví dụ cổ điển giải thích lý thuyết về hiệu ứng cánh bướm.
Nhân quả và lực hấp dẫn lượng tử
Tam giác động nhân quả (viết tắt là CDT), được phát minh bởi Renata Loll, Jan Ambjörn và Jerzy Jurkiewicz và được phổ biến bởi Fotini Markopulo và Lee Smolin, là một cách tiếp cận đối với lực hấp dẫn lượng tử, giống như lực hấp dẫn lượng tử vòng, không phụ thuộc vào nền tảng. Điều này có nghĩa là anh ta không giả định bất kỳ đấu trường nào đã tồn tại từ trước (không gian chiều), mà cố gắng chỉ ra cách cấu trúc của không-thời gian tự nó dần dần phát triển như thế nào. Hội nghị Loops '05, được tổ chức bởi nhiều nhà lý thuyết hấp dẫn lượng tử vòng lặp, bao gồm một số bài trình bày thảo luận về CDT ở cấp độ chuyên nghiệp. Hội nghị này đã thu hút sự quan tâm đáng kể từ cộng đồng khoa học.
Ở quy mô lớn, lý thuyết này tái tạo không-thời gian 4 chiều quen thuộc, nhưng chỉ ra rằng không-thời gian phải là hai chiều trên thang Planck và hiển thị cấu trúc fractal trên các lát thời gian không đổi. Sử dụng một cấu trúc được gọi là simplex, nó chia không-thời gian thành các phần hình tam giác nhỏ. Đơn giản là một dạng tổng quát của một tam giác theo các chiều khác nhau. Hình đơn giản ba chiều thường được gọi là tứ diện, trong khi hình bốn chiều là khối xây dựng chính trong lý thuyết này, còn được gọi là ngũ giác hoặc ngũ giác. Mỗi simplex đều phẳng về mặt hình học, nhưng các simplex có thể được "dán" lại với nhau theo nhiều cách khác nhau để tạo ra các không gian cong. Trong trường hợp trước đócố gắng tam giác hóa các không gian lượng tử tạo ra các vũ trụ hỗn hợp có quá nhiều chiều hoặc các vũ trụ tối thiểu với quá ít, CDT tránh vấn đề này bằng cách chỉ cho phép các cấu hình mà nguyên nhân đứng trước bất kỳ hiệu ứng nào. Nói cách khác, các khung thời gian của tất cả các cạnh được kết nối của các đường đơn giản, theo khái niệm của CDT, phải trùng với nhau. Do đó, có lẽ quan hệ nhân quả làm nền tảng cho hình học của không-thời gian.
Thuyết về mối quan hệ nhân quả
Trong lý thuyết về mối quan hệ nguyên nhân và kết quả, quan hệ nhân quả chiếm một vị trí nổi bật hơn cả. Cơ sở của cách tiếp cận này đối với lực hấp dẫn lượng tử là định lý của David Malament. Định lý này nói rằng cấu trúc không thời gian nhân quả là đủ để khôi phục lớp tuân thủ của nó. Do đó, biết yếu tố phù hợp và cấu trúc nhân quả là đủ để biết không-thời gian. Dựa trên điều này, Raphael Sorkin đã đề xuất ý tưởng về các kết nối nhân quả, đây là một cách tiếp cận cơ bản rời rạc đối với lực hấp dẫn lượng tử. Cấu trúc nhân quả của không-thời gian được biểu diễn như một điểm nguyên thủy và hệ số tuân thủ có thể được thiết lập bằng cách xác định từng yếu tố của điểm nguyên thủy này với khối lượng đơn vị.
Nguyên tắc quan hệ nhân quả nói lên điều gì trong quản lý
Để kiểm soát chất lượng trong sản xuất, vào những năm 1960, Kaworu Ishikawa đã phát triển một sơ đồ nguyên nhân và kết quả được gọi là "sơ đồ Ishikawa" hoặc "sơ đồ dầu cá". Sơ đồ phân loại tất cả các nguyên nhân có thể thành sáu nguyên nhân chínhdanh mục hiển thị trực tiếp. Các danh mục này sau đó được chia thành các danh mục con nhỏ hơn. Phương pháp Ishikawa xác định các “nguyên nhân” gây áp lực lên nhau của các nhóm khác nhau tham gia vào quá trình sản xuất của một doanh nghiệp, công ty hoặc tập đoàn. Các nhóm này sau đó có thể được gắn nhãn là các danh mục trên biểu đồ. Việc sử dụng các sơ đồ này giờ đã vượt ra ngoài kiểm soát chất lượng sản phẩm, và chúng được sử dụng trong các lĩnh vực quản lý khác, cũng như trong lĩnh vực kỹ thuật và xây dựng. Các kế hoạch của Ishikawa đã bị chỉ trích vì không phân biệt được điều kiện cần và đủ để nảy sinh xung đột giữa các nhóm tham gia sản xuất. Nhưng có vẻ như Ishikawa thậm chí còn không nghĩ đến những khác biệt này.
Thuyết quyết định như một thế giới quan
Thế giới quan xác định tin rằng lịch sử của vũ trụ có thể được trình bày một cách toàn diện dưới dạng tiến trình của các sự kiện, đại diện cho một chuỗi nguyên nhân và kết quả liên tục. Ví dụ, các nhà quyết định luận cấp tiến chắc chắn rằng không có thứ gọi là "ý chí tự do", vì mọi thứ trên thế giới này, theo quan điểm của họ, đều tuân theo nguyên tắc tương ứng và nhân quả.
