Zagadnienie-zwiÄ…zku-przyczynowo-skutkowego1

Zagadnienie związku
przyczynowo-skutkowego.
Determinizm i indeterminizm
Andrzej Łukasik
Zakład Ontologii i Teorii Poznania
Instytut Filozofii UMCS
http://bacon.umcs.lublin.pl/~lukasik
www.filozofia.umcs.lublin.pl
Sformułowanie problemu
Czy wszelkie zdarzenia w przyrodzie podporządkowane są prawom, wedle których
cała teraźniejszość i przyszłość wyznaczona jest z nieuchronną koniecznością przez
przeszłość, czy też istnieją zdarzenia, które nie zostały wywołane przez żadne
zdarzenia wcześniejsze?
Czy każde zdarzenie występuje jako nieuchronny skutek pewnej przyczyny, czy też
istnieją zdarzenia, które nie są skutkiem żadnej przyczyny? (K. Ajdukiewicz,
Zagadnienia…, s. 161).
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Podstawowe zagadnienia
Determinizm – indeterminizm
Kauzalizm – finalizm
Mechanicyzm – teleologia
Mechanicyzm – witalizm
Zagadnienie przewidywalności zjawisk (prewidyzm)
Zagadnienie wolności woli
Związek z zagadnieniem istnienia przyszłości (eternalizm-transjentyzm)
Problem prawdziwości zdań o przyszłości
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Zagadnienie zmian w świecie
zagadnienie realności zmian
wariabilizm
(transjentyzm)
permanentyzm
(eternalizm)
zagadnienie przyczynowości
determinizm
indeterminizm
zagadnienie celowości
kauzalizm
teleologia
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Zasada przyczynowości
Dla każdego zdarzenia s istnieje zdarzenie p będące jego przyczyną.
Nie ma zdarzeń pozbawionych jakichkolwiek przyczyn (absolutnie przypadkowych),
resp. nipodlegających żadnym prawom przyrody.
„Przez przyczynę jakiegoś zjawiska rozumie się ten czynnik, który to zjawisko swym
działaniem wywołuje, który jest niejako jego sprawcą”. (K. Ajdukiewicz, Zagadnienia i
kierunki filozofii, 116)
relacja przyczynowo-skutkowa = relacja kauzalna
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Własności relacji kauzalnej
relacja dwuelementowa, której dziedziną i przeciwdziedziną jest zbiór zdarzeń
(dawniej też rzeczy); (p  s, p i s są zdarzeniami lub procesami, resp. stanami
rzeczy, ściślej: zdarzenia typu p i zdarzenia typu s, a nie indywidualne p i s)
relacja antysymentryczna (przeciwzwrotna): jeśli p  s, to nie s  p; asymetria
czasowa i warunkowania egzystencjalnego; p poprzedza w czasie s i s pojawia się
zawsze po p (t > x/c); p jest warunkiem koniecznym ale nie jest warunkiem
wystarczającym s (post hoc non est propter hoc)
relacja przechodnia: p  s, s  q, p  s  q; łańcuch przyczynowy (zależności
bezpośrednie i pośrednie)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Własności relacji kauzalnej cd.
konieczność: zajście przyczyny musi powodować zajście skutku; eksplikowana
nomologicznie tj. przez odwołanie się do praw przyrody: p jest przyczyną s wtw gdy
istniej prawo przyrody, z którego wynika, że po zajściu zdarzenia p zawsze zachodzi
zdarzenie s
problem: jak poznać, czy zjawisko s nastąpiło po prostu po zjawisku p, czy s
nastąpiło wskutek p?
ciągłość czasoprzestrzenna — między p i s zachodzi oddziaływanie fizyczne;
istnienie s jest zawsze uwarunkowane przez p; związek czasowo-przestrzenny i
energetyczny
obiektywna prawidłowość; związek przyczynowo-skutkowy zachodzi w świecie
niezależnie od jego rozpoznania i ujęcia w postaci prawa naukowego
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Demokryt (ok. 460-360 p.n.e.)
– konieczność
Wszystko dzieje się wskutek konieczności (κατ’ άνάγκην), bo ruch wirowy jest
przyczyną wszelkiego powstawania rzeczy; to nazywa on koniecznością.
„Konieczność” to „opór, ruch i uderzenie materii”.
pojęcie przypadku – rezultat niewiedzy
„Ludzie zrobili sobie z pojęcia przypadku zasłonę dla własnej nieroztropności”.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Epikur (341-271 p.n.e.)
– koncepcja parenklizy
gr. παρέγκλισις - odchylenie, łac. clinamen
„Pragniemy, abyś przy tych rzeczach i to jeszcze poznał, że ciałka, pędząc pionowo
w dół przez próżnię na mocy własnych ciężarów, w zgoła nieokreślonym czasie i w
nieokreślonych miejscach nieco zbaczają w przestrzeni, tylko tyle, ile mógłbyś
nazwać zmienionym drgnięciem. Bo gdyby nie miały zwyczaju odchylania się, to
wszystkie spadałyby w dół, jak krople deszczu, przez przepastną próżnię. I nie byłoby
powstało zderzenie, ni cios nie byłby się zrodził pośród zaczątków. Tak nic byłaby
nigdy natura nie zrodziła”. (Titus Lucretius Carus, De rerum natura).
„[…] lepiej by było uznać mitologiczne bajki o bogach, niż stać się niewolnikiem
przeznaczenia przyrodników. Mitologia dopuszcza bowiem przynajmniej możliwość
przebłagania bogów przez oddawanie im czci, przeznaczenie natomiast jest
nieubłagane” (Epikur, List do Menoikeusa)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Arystoteles (384-322 p.n.e.)
– teoria czterech przyczyn
Przyczyna materialna (causa materialis) – to, czego coś powstaje i dzięki czemu trwa
Przyczyna formalna (causa formalis) – rzecz powstaje przez ukształtowanie materii
przez formę
Przyczyna sprawcza (causa efficiens) – to, co powoduje, że dany byt się
urzeczywistnia, powoduje zaistnienie rzeczy
Przyczyna celowa (causa finalis) – to, ze względu na co jakiś byt powstaje
www.umcs.filozofia.lublin.pl
David Hume (1711-1766)
– krytyka pojęcia przyczynowości
empiryzm: pojęcie przyczynowości nie jest dane a priori
„[…] wszystkie prawa przyrody i wszystkie bez wyjątku zachowania się ciał znamy
wyłącznie z doświadczenia” […] każdy skutek jest zdarzeniem różnym od swojej
przyczyny. Nie można go przeto wykryć w przyczynie, a aprioryczne na jego temat
pomysły i koncepcje są czymś zupełnie dowolnym”. (David Hume, Badania
dotyczące rozumu ludzkiego).
pojęcie przyczynowości wykracza poza (dotychczasowe) doświadczenie
Obserwujemy jedynie następstwo zdarzeń, ale post hoc non est propter hoc:
„[…] nie można na tej tylko podstawie, że jedno zjawisko w jednym przypadku
wyprzedziło inne, wyprowadzić rozumnego wniosku, że pierwsze jest przyczyną
drugiego”. (David Hume, Badania dotyczące rozumu ludzkiego)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
„[…] tym, co wobec stałego związku dwóch rzeczy, np. gorąca i płomienia, ciężaru i
masy, każe nam po ukazaniu się jednego oczekiwać drugiego, jest wyłącznie
przyzwyczajenie. […] jest to jedyna hipoteza, która usuwa trudność wytłumaczenia,
dlaczego z tysiąca przypadków wyprowadzamy wniosek, którego nie możemy
wyprowadzić z jednego przypadku, niczym od tamtych się nie różniącego”. (David
Hume, Badania dotyczące rozumu ludzkiego)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Immanuel Kant (1724-1804)
przyczynowość jako
aprioryczna zasada czystego przyrodoznawstwa
„[…] pojęcie przyczyny […] musi mieć swą podstawę zupełnie a priori w intelekcie,
albo też trzeba je całkowicie zarzucić jako czyste urojenie. Pojęcie to bowiem
wymaga bezwzględnie, żeby coś (A) był takie, iżby coś innego (B) z niego wypływało
z koniecznością i wedle bezwzględnie ogólnego prawidła”.
„[…] stosunek przyczyny do skutku jest warunkiem przedmiotowej ważności naszych
sądów empirycznych odnoszących się do szeregu spostrzeżeń, a tym samym jest
warunkiem ich empirycznej prawdziwości, a więc i doświadczenia” (Immanuel Kant,
Krytyka czystego rozumu, t. 1).
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Rudolf Carnap (1891-1970)
– przyczynowość jako przewidywalność
„relacja przyczynowa oznacza możliwość przewidywania” (w zasadzie) —
dedukowalność z praw (utożsamienie determinizmu z prewidyzmem — wersja
epistemologiczna i metodologiczna, bez ontologicznej)
„A spowodowało B” […] [oznacza, że] istnieją pewne prawa przyrody, z których — w
połączeniu z pełnym opisem zdarzenia A — można logicznie wydedukować
zdarzenie B (R. Carnap, Wprowadzenie do filozofii nauki, s. 193).
prawa przyczynowe mają postać uniwersalnych zdań warunkowych „jeśli p to q” (dla
każdego punktu czasoprzestrzeni) dołączenie „i dzieje się to z koniecznością” nie
zmienia mocy predyktywnej systemu
„Zdanie o relacji przyczynowej jest zdaniem warunkowym. Opisuje zaobserwowaną
regularność przyrodniczą i nic więcej” (R. Carnap, Wprowadzenie do filozofii nauki, s.
200).
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Problem indukcji
Czy teorie naukowe stanowią indukcyjne uogólnienia rezultatów obserwacji?
Zasada indukcji:
„Jeżeli duża ilość przedmiotów A została zaobserwowana i wszystkie miały własność
B, to wszystkie A mają własność B”. (A. Charmerls, Czym jest to, co zwiemy nauką?)
Jak uzasadnić zasadę indukcji?
Rozumowanie indukcyjne jest zawodne (w odróżnieniu od rozumowania
dedukcyjnego) – prawdziwość przesłanek rozumowania indukcyjnego nie
gwarantuje prawdziwości wniosku. Zasady indukcji nie można uzasadnić na gruncie
czysto logicznym [Russell i opowieść o indyku]
Zasady indukcji nie można uzasadnić na podstawie doświadczenia:
Zasada indukcji okazała się skuteczna w sytuacji x1
Zasada indukcji okazała się skuteczna w sytuacji x2, itd.
________
Zasada indukcji jest zawsze skuteczna
Błąd circulus vitiosus – nie można posługiwać się indukcją w celu uzasadnienia
indukcji
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Problem indukcji cd.
Co to jest „duża ilość” obserwacji?
Czy aby się przekonać, że bomba atomowa może wywołać ogromne zniszczenia i
śmierć wielu ludzi trzeba wielokrotnie powtarzać jej zrzucenie na miasto?
Czy aby się przekonać, że ogień parzy, trzeba wielokrotnie wkładać rękę do ognia?
Czy na podstawie tego, że „jasnowidzowi” udało raz poprawnie przewidzieć jakieś
wydarzenie należy uznać, że posiada dar przewidywania przyszłości?
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Determinizm i indeterminizm
Determinizm (łac. determinare – ograniczyć, wyznaczyć): każde zjawisko jest
wyznaczone przez prawa przyrody i całokształt warunków (aspekt ontologiczny),
zatem dysponując odpowiednią wiedzą można (przynajmniej w zasadzie)
przewidywać przyszły bieg zdarzeń (aspekt epistemologiczny)
Indeterminizm: istnieją zjawiska niepodlegające prawom przyrody albo, że nie
wszystkie zdarzenia podlegają prawom jednoznacznym
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Idea determinizmu
„Intuicyjną ideę determinizmu można ogólnie ująć w stwierdzeniu, że świat
przypomina taśmę filmową. Obraz lub zdjęcie, które jest w tym właśnie momencie
wyświetlane, to teraźniejszość. Części filmu, które zostały już wyświetlone, to
przeszłość, natomiast te zdjęcia, których jeszcze nie pokazano, to przyszłość. Na
taśmie filmowej przyszłość współistnieje z przeszłością, podobnie przyszłość jest już
ustalona w dokładnie takim samym sensie jak przeszłość. Chociaż obserwator nie
może znać przyszłości, każde bez wyjątku przyszłe wydarzenie może w zasadzie być
znane z całą pewnością dokładnie tak samo jak przeszłość, ponieważ istnieje ono w
takim samym sensie jako przeszłość”. (K. R. Popper, Wszechświat otwarty, s. 27)
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Determinizm fizyki klasycznej
Mechanika klasyczna jest teorią deterministyczną: stan układu w pewnej chwili t0
jednoznacznie wyznacza stan układu
w dowolnej chwili t.
Stan układu (izolowanego) określony jest przez położenia r i pędy p wszystkich jego
składników w chwili t.
Dynamikę układu opisują liniowe równania różniczkowe Newtona.
Równania liniowe mają jednoznaczne rozwiązania.

d r (t ) 
m
F
2
dt
2
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Przewidywalność zjawisk
Aby móc przewidywać należy znać:
1) ogólne prawa ruchu
2) działające siły
3) warunki początkowe (lub brzegowe)
(pędy i położenia składników w pewnej chwili t0)
Warunki początkowe znamy zawsze ze skończoną dokładnością (pomiary).
Liniowość równań CM – dokładność przewidywań jest wprost proporcjonalna do
dokładności pomiarów.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Demon Laplace’a
„Możemy uważać obecny stan wszechświata za skutek jego stanów przeszłych i
przyczynę stanów przyszłych. Intelekt, który w danym momencie znałby wszystkie
siły działające w przyrodzie i wzajemne położenia składających się na nią bytów i
który byłby wystarczająco potężny, by poddać te dane analizie, mógłby streścić w
jednym równaniu ruch największych ciał wszechświata oraz najdrobniejszych
atomów; dla takiego umysłu nic nie byłoby niepewne, a przyszłość, podobnie jak
przeszłość, miałby przed oczami”. (P. S. de Laplace, Essai philosophique sur les
probabilités)
skrajny determinizm mechanistyczny
pojęcie przypadku = rezultat naszej niewiedzy
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Prawa deterministyczne a prawa statystyczne
W większości przypadków dedukcja zachowania układów złożonych ze znajomości
elementarnych procesów mechanicznych okazała się efektywnie niewykonalna – w
fizyce zastosowano prawa statystyczne (kinetyczna teoria gazów), które ustalają
przebieg zjawisk w skali masowej i nie muszą być spełnione w każdym pojedynczym
przypadku.
Przyjmowano, że prawa statystyczne mają status praw wtórnych (każda cząsteczka
gazu porusza się zgodnie z deterministycznymi równaniami Newtona, które mają
charakter praw podstawowych).
Zagadnienie trzech ciał na gruncie mechaniki klasycznej nie ma ścisłego rozwiązania
i trzeba szukać rozwiązań przybliżonych.
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Indeterminizm fizyki kwantowej
Procesy takie, jak rozpad atomów pierwiastków promieniotwórczych podlegają
jedynie prawidłowościom statystycznym.
Można przewidzieć jedynie prawdopodobieństwo tego, że dany atom pierwiastka
promieniotwórczego rozpadnie się w określonym czasie.
N (t )  N 0 e
 t
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Nie można jednocześnie z dowolną dokładnością zmierzyć położenia i pędu cząstki
elementarnej [z przyczyn zasadniczych]
Nie można ustalić warunków początkowych z taką precyzją, jaka jest wymagana w
mechanice klasycznej.
Ruch cząstek kwantowych nie podlega deterministycznym prawidłowościom.
Można przewidzieć jedynie prawdopodobieństwo znalezienia cząstki kwantowej w
pewnym obszarze przestrzeni.

xp x 
2
Przykład: jeśli zlokalizowano obiekt atomowy o rozmiarach 10-8 cm i gęstości 1 g/cm3,
to nieoznaczoność jego prędkości wynosi ponad 1 km/s!
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Zasada nieoznaczoności Heisenberga a „transfer
świadomości”
W kognitywistyce często rozważa się możliwość „skopiowania” świadomości
człowieka do komputera
Należałoby poznać stan umysłu/mózgu w najdrobniejszych szczegółach…
Zasada nieoznaczoności nie pozwala na poznanie jednocześnie pędu i położenia
nawet dla jednej cząstki elementarnej...

xp x 
2
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Indeterminizm pomiarowy
U: równanie Schrödingera – liniowa i deterministyczna ewolucja układu w czasie
2 2


   V  i 
2m
t
superpozycja stanów
   ci i
i
R: pomiar – redukcja wektora stanu (nieciągłość i indeterminizm)
   ci i   j
i
2
c j  prob j
„
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Problemy dotyczące pomiaru w QM
Dlaczego równanie Schrödingera (liniowa i deterministyczna ewolucja układu w
czasie) nie opisuje procesu pomiaru (redukcja wektora stanu – nieciągłość i
indeterminizm)?
Jakie czynniki sprawiają, że następuje redukcja funkcji falowej?
Jaka jest rola świadomości (umysłu) obserwatora w opisie i przebiegu zdarzeń
atomowych?
Czy kwantowomechaniczny opis rzeczywistości fizycznej można uznać za zupełny (i
obiektywny)?
„
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Prawa naukowe
Statystyczne
(ustalają
prawdopodobieństwo
zjawiska – zależność
spełniona w akali masowej,
ale nie w każdym
pojedynczym przypadku)
PS w sensie węższym –
podają
prawdopodobieństwo
np. N = N0 e-λt
Jednoznaczne
(zależność spełniona w
każdym przypadku,
np. F = ma)
PS w sensie szerszym
– spełnione są tylko z
pewnym
prawdopodobieństwe
m
np. pV = nRT
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Pytania kontrolne
Sformułuj zasadę przyczynowości.
Jakie są podstawowe własności relacji kauzalnej?
Przedstaw teorię czterech przyczyn Arystotelesa.
Omów krytykę Hume’a pojęcia przyczynowości.
Status przyczynowości w ujęciu Kanta.
Przyczynowość w ujęciu neopozytywizmu.
Co to jest problem indukcji?
Na czym polega spór determinizm-indeterminizm?
Determinizm mechaniki klasycznej i demon Laplace’a.
Zasada nieoznaczoności Heisenberga a determinizm.
Na czym polega indeterministyczny charakter mechaniki kwantowej?
www.umcs.filozofia.lublin.pl
Literatura
Do zagadnień związanych z mechaniką kwantową (i wiążących się z
kognitywistyką) polecam:
W. Heisenberg, Fizyka a filozofia
N. Bohr, Fizyka atomowa a wiedza ludzka
P. C. W. Dawies, Duch w atomie
J. Gribbin, W poszukiwaniu kota Schodingera
R. Penrose, Nowy umysł cesarza
J. A. Barrett, The Quantum Mechanics of Minds and Worlds
K. R. Popper, Quantum Theory and the Schism in Physics
www.umcs.filozofia.lublin.pl