Es "Causalidad" el equivalente de una reclamación de que el futuro es predecible basado sobre el presente y el pasado?

Question

En clásica (Newtoniana) de la mecánica, cada observador tenía el mismo pasado y el mismo futuro y si tenía perfecto conocimiento sobre el estado actual de todas las partículas del universo, podría (teóricamente) calcular el estado futuro de todas las partículas del universo.

Con especiales (y en general) de la relatividad de einstein, tenemos la relatividad de la simultaneidad. Por lo tanto, lo mejor que podemos hacer es decir que para un evento que ocurre ahora mismo para cualquier observador particular, podemos predecir teóricamente el caso de que sabemos todo acerca de los últimos cono de luz de el observador. Sin embargo, la ayuda de los taquiones (que siempre viajan más rápido que la velocidad de la luz) están permitidas, entonces no podemos predecir el futuro desde un taquión puede venir desde el espacio-región como para el observador, y que puede causar un evento que no se puede predecir por el pasado cono de luz. Que es, yo creo, ¿por qué la ayuda de los taquiones son incompatibles con la causalidad en la relatividad. Básicamente, el futuro no se puede predecir para cualquier observador, por lo que el universo es, en general, impredecible - es decir, la física es imposible.

Ahora, en la mecánica cuántica, perfecto previsibilidad es imposible en principio. En lugar de todo lo que podemos predecir es la probabilidad de eventos. Sin embargo, la ecuación de Schrödinger permite a la futura función de onda se calcula teniendo en cuenta el actual función de onda. Sin embargo, la función de onda sólo se permite para las predicciones de las probabilidades de los eventos que suceden. La mecánica cuántica afirma que este es el cálculos de las probabilidades es la mejor que se puede hacer por cualquier teoría física.

Así que la pregunta es: "Es la capacidad de proyección del futuro en la medida de lo posible (sobre la base del presente y del pasado) equivalente al principio de causalidad?" Puesto que la predicción es el objetivo de la física y la ciencia en general, la causalidad es necesario para la física y la ciencia a ser posible.

Realmente estoy pidiendo una discusión filosófica, quiero saber si hay alguna de los resultados prácticos del principio de causalidad aparte de esto, la previsibilidad del futuro del universo. Por favor, no cierre inmediatamente esto como una cuestión subjetiva, vamos a ver si alguien puede venir para arriba con implicaciones adicionales para la causalidad además de futuro predecible.

Answer 1

La causalidad (el efecto se produce después de que la causa) se utiliza a menudo con el de Kramers Koenig relaciones: http://en.wikipedia.org/wiki/Kramers%E2%80%93Kronig_relations

Que se convierte en a menudo son utilizados en el electromagnetismo. Como se puede ver, la estructura de muchas funciones usuales está directamente vinculado con el universo es causal.

Desde una perspectiva puramente sci-fi punto de vista, si en la actualidad, sólo sabemos que la probabilidad de que una partícula sea de aquí o de allí, nos sería tonto para preguntar dónde está la partícula en diez años. El más sabio pregunta sería ¿cuál es la probabilidad de que la partícula sea de aquí o de allí en diez años. Por el camino, QM es causal, una vez que se conocen las condiciones iniciales puede calcular lo que quieras.

Answer 2

Su pregunta "Es la previsibilidad del futuro, en la medida de lo posible (sobre la base del presente y del pasado) equivalente al principio de causalidad?" tiene el trivial respuesta es "no" como la calificación "en la medida de lo posible", se convierte en su asunción a una tautología. La tautología hace su declaración falsa, como su pregunta indaga si la verdad universal de la declaración es equivalente a la causalidad. Una respuesta "verdadera" haría cualquier teoría causal, con lo que el concepto de sentido.

¿Por qué es el supuesto de una tautología? No importa que la teoría se considera, que el futuro es siempre predecible, precisamente, la medida en que esto es posible (según sea el conocimiento que uno tiene). En particular, este es el caso incluso en una clásica relativista de la teoría con la ayuda de los taquiones o en teorías donde la antimateria se mueve desde el futuro al pasado.

Sin embargo, ortodoxa de la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos, la causalidad está relacionado con prepareability, no a la previsibilidad.

En la teoría del campo cuántico nivel (a partir de la cual todos los niveles superiores se derivan), la causalidad significa que arbitraria observable operadores de $A$ $B$ construido a partir de los campos de la QFT en los puntos en apoyo a $X_A$ $X_B$ en el espacio-tiempo conmuta siempre $X_A$ $X_B$ son causalmente independientes, es decir, si (x_A-x_B es spacelike arbitrarias $x_A\in X_A$ y . $x_B\in X_B$.

A grandes rasgos, esto es equivalente a la exigencia de que, al menos en principio, arbitraria observables pueden ser independientemente preparado en causalmente independientes de las regiones.

Los argumentos de la teoría de la representación (casi por completo presentado en el Volumen 1 de la QFT libros por Weinberg), a continuación, implica que todos los observables campos deben darse cuenta causal unitaria de las representaciones del grupo de Poincaré, es decir, representaciones en las que el espectro del impulso del 4-vector es timelike o lightlike.

Esto excluye a los taquiones estados. Mientras que el último puede ocurrir como no observables unrenormalized campos en QFTs con la ruptura de la simetría, de la observación de los campos son causales incluso en este caso.

Answer 3

A diferencia de la mecánica cuántica y la relatividad, la causalidad es algo que tenemos una fuerte intuición, pero algo débil base teórica, así que dudo que usted va a obtener una respuesta que no es un poco vago y filosófica. El problema es que las leyes de la física son (en su mayoría) de tiempo simétrica, lo que significa que tanto el pasado y el futuro debe ser igualmente "predecible". Que incluye la mecánica cuántica si no creemos en la función de onda del colapso, e incluso la relatividad general (un tiempo invertido agujero negro es un agujero blanco, que no es prohibido por la GR). Entonces, ¿qué distingue a la causa y el efecto? La aparente distinción entre el pasado y el futuro se llama la flecha del tiempo, que parece estar relacionada con la segunda ley de la termodinámica - la estadística de la tendencia de los sistemas que evolucionan a partir de un estado más ordenado a un mayor desorden. ¿Por qué el universo más ordenado en la dirección de tiempo que llamamos el pasado? No creo que nadie lo sabe.

Answer 4

Tienes que distinguir entre dos diferentes significados de "causalidad". En primer lugar, una teoría es (Einstein) causal si hay un cono de luz de la estructura que conecta los eventos y toda la posible influencia de un evento que viene desde el pasado cono de luz.

En segundo lugar, una teoría puede ser llamado causal si para cada evento podemos identificar una causa, o de la relación causal. Eso significa que tales eventos no pueden ocurrir de manera espontánea y sin necesidad de previo estado que conducen a ellos.

Y luego hay una tercera pero mal sentido de la causalidad, que dice que la causa viene antes que el efecto. Esto no tiene sentido porque la causa y el efecto se define solamente por su orden en el tiempo.(También hay una correcta declaración que va en la misma dirección, a saber, diciendo que todos los observadores están de acuerdo en el orden de la causa y el efecto. Pero eso no es importante para la discusión en las manos)

Otro de los útiles y relacionados con el término de "determinismo", lo que significa que el futuro de los estados del sistema son una consecuencia de la situación actual sólo, y nada más. Un sistema determinista no tiene que permitir la reconstrucción de los estados de la situación actual sin embargo, como se puede perder información durante el tiempo de evolución. Para garantizar que el pasado es también 'predecible', usted tiene que tener una teoría que es determinista y su inversión de tiempo es demasiado determinista.

Ahora para la relatividad general tiene ambos significados de la causalidad y el determinismo. Eso también implica que usted puede utilizar un espacio como el segmento de tiempo para describir el estado de los recursos genéticos y predecir todos los eventos. Un pasado en el que la luz de cono funciona sólo para los hechos contenidos en ella.

La teoría cuántica es causal en el primer caso, lo que significa que los eventos son sólo influenciada por su pasado cono de luz. Esto es cierto incluso en la presencia de no locales enredo, porque el real interacciones y por lo tanto el estado de la evolución de Einstein-locales en relativista de la teoría cuántica. Para el segundo significado de la causalidad de la teoría cuántica no parece encajar. La decadencia de los eventos parecen ser sin causa, y suceder de forma espontánea. La teoría cuántica también aparece para describir un indeterministic mundo, porque no podemos predecir el resultado de las mediciones y de los muchos eventos que parecen ser fundamentalmente al azar.

La pregunta interesante es, si estas propiedades son resultados de la falta de conocimiento de el observador sobre el estado del universo. Podría ser posible que se desintegra son realmente causados por algún desencadenante que es demasiado débil para ser observado? O conocer el estado del universo permiten predecir el resultado de una medición, como visto por un observador?

Muchos físicos sostienen que un fundamental de la teoría científica debe ser causal (en la 2ª sentido) y determinista, por lo que hay un montón de investigación para responder a estas preguntas. Los enfoques más importantes son Bohmian mecánica que añade adicional de la estructura con el fin de obtener el determinismo, y la relación del estado o de los muchos mundos de interpretación, que supone un determinista de la evolución del universo y se intenta llegar a la observada el indeterminismo de ella.

Se puede ver que es importante ser muy preciso con los significados de la causalidad y el determinismo aquí. Y, en general, se puede decir que la relación de causalidad primer significado y segundo significado juntos implica algo incluso más fuerte que el determinismo, porque añaden el cono de luz de la estructura. El determinismo en el otro lado implica el segundo significado de la causalidad, pero no la primera, porque un cono de luz de la estructura no es necesario para el determinismo.

Si usted está interesado en ver cómo la teoría cuántica puede ser considerado como una causal y determinista de la teoría, yo estaría encantado de darle la bienvenida a mi blog en http://aquantumoftheory.wordpress.com

Answer 5

Una visión idealizada de la computadora es el ejemplo prototípico de una causal sistema. Si se analiza el flujo de información en un (potencialmente paralelizado) programa de computadora, se debe, básicamente, un gráfico acíclico dirigido. Una manera de destruir a esta propiedad (y, por tanto, la causalidad) para un programa de ordenador, sería ejecutar en un bucle infinito y buscar puntos fijos y otras propiedades de este "iteración" en lugar de las propiedades que dependen de la cantidad real de la corriente de paso de tiempo.

Que puedo esperar de la causalidad que (una generalización de) un gráfico acíclico dirigido captura la esencia de la circulación de la información. Un grafo dirigido puede ser topológicamente ordenado si y sólo si es un gráfico acíclico dirigido. El orden proporcionado por una ordenación topológica puede asumir la función de tiempo. Una ordenación topológica no es el único, pero esto no es problema. Ya la relatividad especial nos dice que el tiempo no es absoluto. Un poco más grande problema es que hay un tiempo físico, y sería bueno si realmente proporcionan una ordenación topológica, pero en la realidad actual, probablemente sólo proporciona una aproximación topológica de pedidos.

También quiero aclarar que el determinismo no es requisito de la causalidad a mí. Está bien si no hay aleatoriedad, siempre y cuando el flujo de la información en sí misma es "acíclico".