Reichenbachs Vanliga Orsaksprincip

Innehållsförteckning:

Reichenbachs Vanliga Orsaksprincip
Reichenbachs Vanliga Orsaksprincip

Video: Reichenbachs Vanliga Orsaksprincip

Video: Reichenbachs Vanliga Orsaksprincip
Video: Eerste trainingskamp Team Corendon 2024, Mars
Anonim

Detta är en fil i arkiven för Stanford Encyclopedia of Philosophy.

Reichenbachs vanliga orsaksprincip

Först publicerad tors 23 september 1999; substantiell revidering ons 18 aug 2010

Anta att två gejsrar, ungefär en mil från varandra, bryter ut med oregelbundna intervaller, men vanligtvis bryter ut nästan exakt samtidigt. Man skulle misstänka att de kommer från en vanlig källa, eller åtminstone att det finns en vanlig orsak till deras utbrott. Och denna vanliga orsak verkar verkligen innan båda utbrottna äger rum. Denna idé, om att samtidigt korrelerade händelser måste ha tidigare gemensamma orsaker, gjordes först exakt av Hans Reichenbach (Reichenbach 1956). Det kan användas för att dra slutsatsen att det finns obevakade och oobserverbara händelser och för att dra slutsatser från statistiska relationer. Tyvärr verkar det inte vara allmänt giltigt, och det finns inte heller någon överenskommelse om omständigheterna under vilken den är giltig.

  • 1. Vanliga orsaksprinciper

    • 1.1 Reichenbachs vanliga orsaksprincip
    • 1.2 Det orsakliga Markov-tillståndet
    • 1.3 Lagen om villkorad självständighet
  • 2. Problem för vanliga orsaksprinciper

    • 2.1 Konserverade kvantiteter, indeterminism och kvantmekanik
    • 2.2 Elektromagnetism; Lagar om samexistens
    • 2.3 Bröd och vatten; Liknande lagar om evolution
    • 2.4 Markov-processer
    • 2.5 Deterministiska system
  • 3. Försök att rädda vanliga orsaksprinciper

    • 3.1 Makroskopiska mängder
    • 3.2 Lokala kvantiteter
    • 3.3 Inledande mikroskopiskt kaos och principen om vanlig orsak
  • 4. Sammanfattningar
  • Bibliografi
  • Andra internetresurser
  • Relaterade poster

1. Vanliga orsaksprinciper

Det finns i litteraturen flera, nära besläktade, vanliga orsaksprinciper. I de kommande tre underavsnitten beskriver jag tre sådana principer för vanliga orsaker.

1.1 Reichenbachs vanliga orsaksprincip

Det verkar som om en korrelation mellan händelser A och B indikerar antingen att A orsakar B, eller att B orsakar A, eller att A och B har en gemensam orsak. Det verkar också som om orsaker alltid inträffar före deras effekter och därmed att vanliga orsaker alltid förekommer före de korrelerade händelserna. Reichenbach var den första som formaliserade denna idé ganska exakt. Han föreslog att när Pr (A & B)> Pr (A) × Pr (B) för samtidiga händelser A och B, finns det en tidigare vanlig orsak C för A och B, så att Pr (A / C)> Pr (A / ~ C), Pr (B / C)> Pr (B / ~ C), Pr (A & B / C) = Pr (A / C) × Pr (B / C) och Pr (A & B / ~ C) = Pr (A / ~ C) × Pr (B / ~ C). (Se Reichenbach 1956 s. 158–159.) C sägs "skärma av" korrelationen mellan A och B när A och B är okorrelerade villkorade av C. Således Reichenbach 's princip kan också formuleras enligt följande: samtidiga korrelerade händelser har en tidigare vanlig orsak som avskärmar korrelationen.[1] [2]

Reichenbachs gemensamma orsaksprincip måste ändras. Tänk till exempel på följande exempel. Harry tar normalt 8-åringens tåg från New York till Washington. Men han gillar inte fulla tåg, så om 08.00-tåget är fullt tar han ibland nästa tåg. Han gillar också tåg som har restaurangbilar, så om 8 am-tåget inte har en restaurangbil tar han ibland nästa tåg. Om 08:00-tåget både är fullt och inte har någon bil, är det mycket troligt att han tar nästa tåg. Johnny, en oberoende pendlare, tar också normalt 08:00-tåget från New York till Washington. Johnny, det händer så, gillar inte fulla tåg, och han gillar också matbilar. Huruvida Harry och Johnny tar åtta klockan 8 kommer därför att korreleras. Men eftersom sannolikheten för att Harry och Johnny tar klockan 8tåg beror på förekomsten av två distinkta händelser (tåget är fullt, tåget har en restaurangbil) det finns ingen enda händelse C, så att villkorat av C och villkorat av ~ C vi har oberoende. Således överträffas Reichenbachs princip om vanlig orsak enligt ovan. Ändå bryter detta exempel helt klart inte andan i Reichenbachs princip för allmänna orsaker, för det finns en uppdelning i fyra möjligheter så att villkoren försvinner av var och en av dessa fyra möjligheter.principen om gemensam orsak, för det finns en uppdelning i fyra möjligheter så att villkoren försvinner av var och en av dessa fyra möjligheter.principen om gemensam orsak, för det finns en uppdelning i fyra möjligheter så att villkoren försvinner av var och en av dessa fyra möjligheter.

Mer generellt vill vi ha en gemensam orsaksprincip för fall där de vanliga orsakerna och effekterna är uppsättningar av mängder med kontinuerliga eller diskreta uppsättningar av värden, snarare än enstaka händelser som inträffar eller inte inträffar. Ett naturligt sätt att modifiera Reichenbachs princip om allmänna orsaker för att hantera sådana typer av ärenden är följande. Om samtidiga värden på mängder A och B är korrelerade, då det finns vanliga orsaker C 1, C 2, …, C n, så att villkoren för en kombination av värden för dessa mängder vid en tidigare tidpunkt, är värdena för A och B sannolikt oberoende. (För en mer detaljerad diskussion av modifieringar som denna, inklusive fall där det finns korrelationer mellan mer än två kvantiteter, se Uffink (1999)). Jag kommer att fortsätta att kalla denna generalisering "Reichenbachs princip för allmänna orsaker", eftersom det i anda är mycket nära den princip som Reichenbach ursprungligen uttalade.

Låt mig nu vända mig till två principer, det "kausala Markov-tillståndet" och "lagen om villkorat oberoende", som är nära besläktade med Reichenbachs princip om allmänna orsaker.

1.2 Det orsakliga Markov-tillståndet

Det finns en lång tradition av försök att sluta orsakssamband mellan en mängd mängder från sannolikhetsfakta om värdena på dessa kvantiteter. För att kunna göra det behöver man principer som rör kausala fakta och sannolikhetsfakta. En princip som har använts med stor effekt i Spirtes, Glymour & Scheines 1993, är det kausala Markov-tillståndet. Denna princip gäller för en uppsättning kvantiteter {Q 1, …, Q n } om och endast om värdena av någon kvantitet Q i i den uppsättningen, villkorat av värdena för alla de kvantiteter i den uppsättning som är direkta orsakerna till Q i, är probabilistiskt oberoende av värdet av alla kvantiteter i den andra än Q uppsättning i 's effekter. [3]Orsaks Markov tillståndet innebär följande version av principen om gemensam sak: Om Q i och Q j är korrelerade och Q i är inte en orsak till Q j och Q j är inte en orsak till Q i, då det är vanliga orsaker till Q i och Q j i uppsättningen {Q 1, …, Q n } så att Q i och Q j är oberoende villkorade av dessa vanliga orsaker. [4]

1.3 Lagen om villkorad självständighet

Penrose och Percival (1962), efter Costa de Beauregard, har föreslagit som en allmän princip att effekterna av interaktioner kännas efter dessa interaktioner snarare än tidigare. I synnerhet föreslår de att ett system som har isolerats genom det förflutna är okorrelerat med resten av universum. Naturligtvis är detta nästan ett vakuumanspråk, eftersom det, förutom i horisonterna inom kosmologin, inte tycks vara en överflöd av system som har isolerats helt från resten av universumet genom det förflutna. Penrose och Percival stärker emellertid sin princip genom att hävda att om man sätter upp en "statistisk barriär" som förhindrar eventuella påverkningar från att verka både på ett rymd-tidsområde A och ett rymd-tidsområde B, så säger a i A och b i B kommer att vara okorrelerade. Penrose och Percival använder antagandet att påverkan inte kan resa snabbare än ljusets hastighet för att göra denna idé mer exakt. Tänk på ett område med tid och rum där det inte finns någon punkt P till A eller B: s förflutna så att man kan resa, med en hastighet som inte är snabbare än ljusets hastighet, både från P till A och från P till B utan att gå in i C.

Figur 1
Figur 1

Penrose och Percival säger då att man kan förhindra att varje inflytande verkar på både A och B genom att fixera tillståndet c i en sådan region C. De hävdar därför att delstaten a och b i B kommer att vara okorrelerade villkorade av något tillstånd c i C. För att vara exakt föreslår de”lagen om villkorat oberoende”:”Om A och B är två osammanhängande 4-regioner, och C är valfri 4-region som delar föreningen mellan A och B: s del i två delar, en som innehåller A och den andra innehållande B, sedan A och B är villkorligt oberoende givna c. Det vill säga Pr (a & b / c) = Pr (a / c) × Pr (b / c), för alla a, b.” (Penrose and Percival 1962, s. 611).

Detta är en tidsasymmetrisk princip som tydligt är nära besläktad med Reichenbachs vanliga orsaksprincip och det kausala Markov-tillståndet. Man bör emellertid inte ta tillstånd c i region C för att vara eller inkludera de vanliga orsakerna till (ovillkorliga) korrelationer som kan finnas mellan staterna i regionerna A och B. Det är bara ett sådant område som påverkar från en tidigare gemensam källa på både A och B måste passera genom det, förutsatt att sådana påverkningar inte rör sig med hastigheter som överstiger ljusets hastighet. Observera också att regionen måste sträcka sig till tidens början. Man kan alltså inte härleda något liknande Reichenbachs princip om allmänna orsaker eller orsakssäkerheten Markov från lagen om villkorad oberoende, och man skulle därför inte ärva rikedomen i tillämpningar av dessa principer, särskilt det kausala Markov-tillståndet,även om man skulle acceptera lagen om villkorat oberoende.

2. Problem för vanliga orsaksprinciper

Tyvärr finns det många motexempel på ovanstående principer om vanliga orsaker. De nästa fem avsnitten beskriver några av de mer betydelsefulla motexemplen.

2.1 Konserverade kvantiteter, indeterminism och kvantmekanik

Anta att en partikel sönderfaller i 2 delar, att bevarande av total momentum uppnås, och att det inte bestäms av partikelns tidigare tillstånd vad momentens för varje del kommer att bli efter sönderfallet. Genom att bevara, kommer momenten för den ena delen att bestämmas av den andra delens fart. Genom indeterminism bestämmer inte partikelns tidigare tillstånd vad momenten för varje del kommer att vara efter förfallet. Det finns alltså ingen tidigare screener av. Genom samtidighet och symmetri är det otroligt att anta att momenten på den ena delen orsakar fart på den andra delen. Så principerna för vanligt orsak misslyckas (Detta exempel är från van Fraassen 1980, 29.)

Mer allmänt, anta att det finns en kvantitet Q, som är en funktion f (q 1, …, q n) av mängderna q i. Anta att en del av kvantiteterna q i utvecklas obestämd, men att mängden Q bevaras vid sådana utvecklingar. Det kommer då att finnas korrelationer mellan värdena på kvantiteterna q isom inte har någon tidigare screener av. Det enda sättet som vanliga orsaksprinciper kan hålla när det finns konserverade globala kvantiteter är när utvecklingen av var och en av de kvantiteter som gemensamt bestämmer värdet på den globala kvantiteten är deterministisk. Och då håller det i trivial bemärkelse att de förutbestämda faktorerna gör allt annat irrelevant. Resultaten av kvantmekaniska mätningar bestäms inte av det kvantmekaniska tillståndet före dessa mätningar. Och ofta finns det bevarade mängder under en sådan mätning. Exempelvis är den totala snurrningen av 2 partiklar i ett kvant "singlet" -tillstånd 0. Denna mängd bevaras när man mäter snurrarna för var och en av dessa 2 partiklar i samma riktning: man kommer alltid att hitta motsatta snurr under en sådan mätning, dvs.snurrarna som man hittar kommer att vara helt anti-korrelerade. Men vad spinn man hittar bestäms inte av det tidigare kvanttillståndet. Således avskärmar inte det tidigare kvanttillståndet antikorrelationerna. Det finns ingen vanlig kvantorsak till sådana korrelationer.

Man kan tro att denna kränkning av principerna om vanliga orsaker är en anledning att tro att det då måste finnas mer partiklarnas tidigare tillstånd än kvanttillståndet; det måste finnas "dolda variabler" som skärmar bort sådana korrelationer. Man kan emellertid, med tanke på några extremt troliga antaganden, visa att det inte kan finnas några sådana dolda variabler. Låt mig vara lite mer exakt. När två partiklar är i ett spin-singlet-tillstånd, men är rumsligt avlägsna från varandra, kan man välja ett par riktningar för att mäta deras snurr samtidigt (i någon referensram). Enligt kvantmekanik kommer resultaten från ett sådant mätningspar (generellt) att korreleras (eller antikorreleras),där styrkan i denna korrelation (eller anti-korrelation) beror på vinkeln mellan de två riktningarna i vilka snurrarna mäts. Dessutom kan man visa att prognoserna för kvantmekanik, som har bekräftats experimentellt, är oförenliga med följande tre antaganden:

  1. Med tanke på varje fullständigt tidigare tillstånd λ för paret av partiklar och varje mätriktning på en partikel beror inte resultatet av denna mätning på mätriktningen på den andra partikeln.
  2. Sannolikfördelningen för fullständiga tidigare tillstånd λ för partikelpar är oberoende av riktningarna för efterföljande mätningar
  3. Med tanke på ett fullständigt tidigare tillstånd λ för paret par och alla mätriktningar par beror sannolikheten för de (två) möjliga resultaten av mätningen på en av partiklarna inte på resultaten från den andra mätningen, dvs komplettera tidigare tillstånd λ skärmar av alla korrelationer mellan de två resultaten.

Antagande (1) verkar extremt plausibelt eftersom om det misslyckas kan det påverka sannolikheten för resultat av samtidiga avlägsna mätningar genom att manipulera inställningen av en mätapparat, vilket verkar bryta mot specialrelativitet. Antagande (2) verkar extremt troligt eftersom dess överträdelse skulle uppgå till en konspiratoriell initial korrelation mellan partiklarnas tillstånd och riktningarna i vilka vi väljer att mäta deras snurr. Så det verkar extremt troligt att antagande 3) måste misslyckas. Men villkor (3) är bara en version av Reichenbachs princip för allmän orsak. (För mer information, se Van Fraassen 1982, Elby 1992, Redhead 1995, Clifton, Feldman, Halvorson, Redhead & Wilce 1998, Clifton & Ruetsche 1999, och uppgifterna om Bell's teorem och om Bohmian mekanik i detta uppslagsverk.)

Hofer-Szabo et al. har föreslagit att Reichenbachs princip om allmänna orsaker ändå inte bryts eftersom 3) inte är den korrekta representationen av Reichenbachs princip om allmänna orsaker i detta sammanhang. (Se Hofer-Szabo et al. 1999 och Hofer-Szabo et al. 2002.) De hävdar i synnerhet att Reichenbachs princip om allmänna orsaker bara kräver att för varje given riktningspar I, J finns det en mängd Q ij som skärmar av korrelationerna mellan resultaten från mätriktningarna I och J, snarare än att det finns en enda kvantitet (det tidigare tillståndet λ) som skärmar bort alla korrelationer mellan alla riktningspar. Det är dock något svårt att förstå i vilken mening kvantiteterna Q ijkan sägas att existera om de inte kan kombineras till en enda kvantitet λ som bestämmer värdena på all Qjj och därför avskärmar alla korrelationer för alla par mätriktningar. (Men se Grasshof, Portmann & Wuthrich 2003 [i avsnittet Andra Internetresurser] och Hofer-Szabo 2007 för mer information om detta.)

2.2 Elektromagnetism; Lagar om samexistens

Maxwells ekvationer styr inte bara utvecklingen av elektromagnetiska fält, de antyder också samtidiga (i alla referensramar) relationer mellan laddningsfördelningar och elektromagnetiska fält. I synnerhet innebär de att det elektriska flödet genom en yta som omsluter ett område av rymden måste vara lika med den totala laddningen i det området. Således innebär elektromagnetism att det finns ett strikt och samtidigt samband mellan fältens tillstånd på en sådan yta och laddningsfördelningen i det område som den ytan innehåller. Och denna korrelation måste hålla till och med den rymdliknande gränsen i början av universum (om det finns sådana). Detta bryter mot alla tre principerna för vanliga orsaker. (För mer detaljer och subtilitet, se Earman 1995, kapitel 5).

Mer generellt kommer varje samexistenslag, såsom Newtonian gravitation eller Paulis uteslutningsprincip, att innebära korrelationer som inte har någon tidigare gemensam orsak på villkor för att de försvinner. I motsats till vad man kan hoppas finns det därför relativistiska samexistenslagar som bryter mot principen om gemensamma orsaker.

2.3 Bröd och vatten; Liknande lagar om evolution

Brödpriserna i Storbritannien har stigit stadigt under de senaste århundradena. Vattennivåerna i Venedig har stigit stadigt under de senaste århundradena. Det finns därför en korrelation mellan (samtidigt) brödpriser i Storbritannien och havsnivåer i Venedig. Det finns emellertid förmodligen ingen direkt orsakssamband eller heller en vanlig orsak. Mer generellt har Elliott Sober (se Sober 1988) föreslagit att liknande lagar för utveckling av annars oberoende kvantiteter kan leda till korrelationer för vilka det inte finns någon vanlig orsak.

Det finns ett sätt att förstå principer om vanliga orsaker så att detta exempel inte är ett motexempel på det. Anta att det i naturen finns övergångschanser från värden på kvantiteter vid tidigare tidpunkter till värden på kvantiteter vid senare tidpunkter. (Mer information om denna idé se Arntzenius 1997). Man kan då ange en princip om en vanlig orsak på följande sätt: villkorad av värdena på alla kvantiteter på vilka övergångsschansen till kvantiteter X och Y beror, kommer X och Y att vara sannolikt oberoende. I Sobers exempel finns det övergångsmöjligheter från tidigare brödkostnader till senare brödkostnader, och det finns övergångsmöjligheter från tidigare vattennivåer till senare vattennivåer. Villkorat av tidigare brödkostnader, senare brödkostnader är oberoende av senare vattennivåer. En vanlig orsaksprincip formulerad som ovan gäller således i detta fall. Naturligtvis, om man tittar på en samling (samtidiga) data för vattennivåer och brödpriser, kommer man att se en korrelation på grund av liknande utvecklingslagar (liknande övergångschanser). Men en gemensam orsaksprincip, förstått i termer av övergångschanser, innebär inte att det bör finnas en vanlig orsak till denna korrelation. Uppgifterna (som inkluderar dessa korrelationer) bör förstås som bevis för vad övergångsschanserna i naturen är, och det är de övergångschanser som kan krävas för att uppfylla en princip om gemensam orsak.som förstås i termer av övergångschanser innebär inte att det bör finnas en vanlig orsak till denna korrelation. Uppgifterna (som inkluderar dessa korrelationer) bör förstås som bevis för vad övergångsschanserna i naturen är, och det är de övergångschanser som kan krävas för att uppfylla en princip om gemensam orsak.som förstås i termer av övergångschanser innebär inte att det bör finnas en vanlig orsak till denna korrelation. Uppgifterna (som inkluderar dessa korrelationer) bör förstås som bevis för vad övergångsschanserna i naturen är, och det är de övergångschanser som kan krävas för att uppfylla en princip för allmän orsak.

2.4 Markov-processer

Anta att en viss typ av objekt har 4 möjliga tillstånd: S 1, S 2, S 3 och S 4. Anta att om ett sådant objekt är i tillstånd Si vid tidpunkten t, och inte störs (isoleras), så har det vid tidpunkten t +1 sannolikheten ½ att vara i samma tillstånd Si, och sannolikheten ½ att vara i tillstånd S i +1, där vi definierar 4 + 1 = 1 (dvs '+' representerar tilläggsmod 4). Anta nu att vi lägger många sådana föremål i tillståndet S 1 vid tiden t = 0. Sedan vid tidpunkten t = 1 ungefärligen halv av systemen kommer att vara i tillståndet S 1, och ungefär halv kommer att vara i tillståndet S 2. Låt oss definiera egenskap A för att vara den egenskap som uppnås exakt när systemet antingen är i tillstånd S 2 eller i tillstånd S 3, och låt oss definiera egenskap B för att vara den egenskap som uppnås exakt när systemet antingen är i tillstånd S 2 eller i tillstånd S 4. Vid tiden t = 1 halv av systemen är i tillstånd S 1, och har därför varken egenskapen A eller egendom B, och den andra hälften är i tillstånd S 2, så att de har både egenskapen A och egenskapen B. Således A och B är perfekt korrelerade vid t = 1. Eftersom dessa korrelationer förblir beroende av att det helhet före tillståndet (S 1), kan det inte finnas någon kvantitet så att villkorat av ett tidigare värde för denna mängd A och B är okorrelerade. Således misslyckas alla tre principerna i detta fall. Man kan generalisera detta exempel till alla generiska processer med statliga rymden med indeterministiska utvecklingslagar, nämligen Markov-processer. Åtminstone kan man göra detta om man tillåter godtyckliga partitioner av tillståndet att räkna som kvantiteter. (Särskilt uppfyller därför Markov-processer generellt inte det kausala Markov-tillståndet. Likheten hos namn är alltså lite vilseledande. Se Arntzenius 1993 för mer detaljer.)

2.5 Deterministiska system

Anta att världens tillstånd (eller ett system av intresse) när som helst bestämmer världens tillstånd (det systemet) vid någon annan tidpunkt. Därefter följer att för varje kvantitet X (i det systemet) när som helst t kommer det att finnas vid någon annan tidpunkt t ', särskilt varje senare tid t', en kvantitet X '(för att vara exakt: en partition av tillstånd- utrymme) så att värdet på X 'vid t' unikt bestämmer värdet på X vid t. Villkorat av värdet på X 'vid t' kommer värdet på X vid t att vara oberoende av värdet på någon kvantitet när som helst. (För mer information se Arntzenius 1993.) Reichenbachs princip för allmän orsak misslyckas således i deterministiska sammanhang. Problemet är inte att det inte alltid kommer att förekomma tidigare händelser på vilka korrelationerna försvinner. Villkorat för den deterministiska orsakerna försvinner alla korrelationer. Problemet är att det också alltid kommer att finnas senare händelser som avgör om de tidigare korrelerade händelserna inträffar. Reichenbachs princip om vanlig orsak misslyckas således i den mån den hävdar att det vanligtvis inte finns några senare händelser som är villkorade av vilka tidigare korrelerade samtidiga händelser är okorrelerade.

Detta innebär inte brott mot det kausala Markov-tillståndet. Men för att kunna dra slutsatser från statistiska, Spirtes, Glymour och Scheines i själva verket antar att när (villkorsmässigt korrelerade) mängder Q i och Q j är oberoende villkorade av någon mängd Q k, så är Q k en orsak av antingen Q i eller Q j. För att vara mer exakta antar de”trovärdighetsvillkoret”, som säger att det inte finns andra sannolika oberoende i naturen än de som medförs av det kausala Markov-tillståndet. Eftersom värdena på sådana kvantiteter X 'vid senare tidpunkter t' säkert inte är direkta orsaker till X vid t, bryts trofasthet, och med det går vår förmåga att dra slutsatser från sannolika relationer, och mycket av det praktiska värdet av kausal Markov skick. [5]

Nu kommer naturligtvis en kvantitet som X 'vars värden vid ett senare tillfälle t' är deterministiskt relaterade till värdena på X vid t, i allmänhet att motsvara en icke-naturlig, icke-lokal och inte direkt observerbar kvantitet. Så man kanske vill hävda att förekomsten av en sådan senare mängd inte bryter mot andan i principen om gemensamma orsaker. Observera att i det deterministiska fallet, för korrelerade händelser (eller kvantiteter) A och B, kan man alltid hitta tidigare händelser (eller kvantiteter) C och D som uppstår om A respektive B inträffar. Därmed kommer förbindelsen av C och D att avskärma korrelationen mellan A och B. Återigen är en sådan koppling inte något man naturligtvis skulle kalla en vanlig orsak till de senare korrelerade händelserna,och är därför inte den typ av händelse som Reichenbach hade för avsikt att fånga med sin princip om allmänna orsaker. Båda dessa fall tyder på att principen om gemensam orsak bör begränsas till viss naturlig underklass av mängder. Låt oss undersöka denna idé närmare.

3. Försök att rädda vanliga orsaksprinciper

Följande tre underavsnitt kommer att undersöka några sätt på vilka man skulle kunna försöka rädda principer för vanliga orsaker från ovanstående motexempel.

3.1 Makroskopiska mängder

Cleopatra kastar ett stort parti och vill offra cirka femtio slavar för att lugna gudarna. Hon har svårt att övertyga slavarna om att detta är en bra idé och bestämmer att hon borde ge dem en chans åtminstone. Hon har fått ett mycket starkt gift, så starkt att en molekyl av den kommer att döda en person. Hon lägger en molekyl av giftet i varje hundra bägare vin, som hon presenterar för hundra slavar. Efter att ha låtit giftmolekylerna röra sig i brownisk rörelse ett tag, beordrar hon sedan slavarna att dricka en halv bägare vin vardera. Låt oss nu anta att om man konsumerar giftet, föregås döden av en olycklig rodnad av vänster och höger hand. Sedan,molekylen som befinner sig i den konsumerade halvan av vinglaset kommer att vara en tidigare siktare av korrelationen mellan vänsterrödnad och högerödnad. Om man antar att döden inträffar exakt i de fall då giftet sväljs kommer döden att vara en bakre sil. Om man begränsar sig till makroskopiska händelser finns det bara en bakre screener av. Om döden inte helt bestäms av att svälja eller inte svälja giftet, kommer ingen makroskopisk screener att släppas ut när som helst. Om mikroskopiska händelser kan ha sådana makroskopiska följder, kan således en vanlig orsaksprincip inte innehålla makroskopiska händelser. Mer generellt antyder detta argument att principen om gemensam orsak inte kan innehålla en händelseklass som har orsaker utanför denna klass. Detta argument verkar ännu kraftigare för dem som tror att det enda skälet till att vi kan förvärva kunskap om mikroskopiska händelser och mikroskopiska lagar, är just det faktum att mikroskopiska händelser, i vissa situationer, har effekter på observerbara händelser.

Låt oss nu överväga en annan typ av motexempel på idén att en gemensam orsaksprincip kan innehålla makroskopiska mängder, nämligen fall där ordning uppstår ur kaos. När man sänker temperaturen på vissa material kommer snurrarna på alla materialets atomer, som ursprungligen inte är inriktade, att ställa upp i samma riktning. Välj alla två atomer i denna struktur. Deras snurr kommer att korreleras. Det är dock inte så att den ena rotationsorienteringen orsakade den andra snurrorienteringen. Det finns inte heller en enkel eller makroskopisk vanlig orsak till varje orientering av varje snurr. Sänkning av temperaturen bestämmer att orienteringarna kommer att korreleras, men inte i vilken riktning de kommer i linje. Faktiskt, vad bestämmer riktningen för inriktningen, i frånvaro av ett yttre magnetfält,är ett mycket komplicerat faktum om det totala mikroskopiska tidigare tillståndet för materialet och de mikroskopiska påverkningarna på materialet. Förutom praktiskt taget det fullständiga mikroskopiska tillståndet för materialet och dess miljö finns det således ingen tidigare siktare av korrelationen mellan snurrinriktningarna.

I allmänhet när kaotiska utvecklingar resulterar i ordnade tillstånd kommer det att finnas slutliga korrelationer som inte har någon tidigare screener av, annat än praktiskt taget hela mikroskopiska tillståndet i systemet och dess miljö. (För fler exempel, se Prigogine 1980). I sådana fall kommer den enda screenaren att vara en fruktansvärt komplex mikroskopisk mängd.

3.2 Lokala kvantiteter

Om en vanlig orsaksprincip inte gäller när man begränsar sig till makroskopiska mängder, kanske det gäller om man begränsar sig till lokala mängder? Låt mig visa att detta inte är så genom att ge ett motexempel. Det finns ett samband mellan starttid för flygplan på flygplatser och den tid kläderna tar att torka på tvättlinjer i någon stad nära dessa flygplatser. En tydligen tillfredsställande förklaring av vanlig orsak till detta fenomen är att hög luftfuktighet orsakar både långa torktider och långa starttider. Denna förklaring förutsätter emellertid att luftfuktigheten på flygplatsen och i närliggande hus är korrelerad. Nu är det inte så att fuktigheten i ett område direkt orsakar fuktigheten i andra närliggande områden. Dessutom finns det ingen lokal orsak till sambandet mellan fuktigheter i närliggande områden,för det finns ingen lokal tidigare mängd som bestämmer fuktigheten på separata platser vid senare tidpunkter. Snarare är förklaringen av korrelationen mellan fuktigheterna i ganska mycket åtskilda områden att när det totala systemet är i (ungefärlig) jämvikt är fuktigheten i olika områden (ungefär) identisk. I själva verket är världen full av (ungefärliga) jämviktskorrelationer, utan lokala gemensamma orsaker på villkor som dessa korrelationer försvinner. (För fler exempel på denna typ av fall se Forster 1986). I själva verket är världen full av (ungefärliga) jämviktskorrelationer, utan lokala gemensamma orsaker på villkor som dessa korrelationer försvinner. (För fler exempel på denna typ av fall se Forster 1986). I själva verket är världen full av (ungefärliga) jämviktskorrelationer, utan lokala gemensamma orsaker på villkor som dessa korrelationer försvinner. (För fler exempel på denna typ av fall se Forster 1986).

Tänk sedan på en fågelflock som flyger mer eller mindre som en enda enhet i en ganska varierad bana genom himlen. Korrelationen mellan rörelserna för varje fågel i flocken kan ha en ganska okomplicerad förklaring till vanliga orsaker: det kan finnas en ledande fågel som alla andra fåglar följer. Men det kan också vara så att det inte finns någon ledande fågel, att varje fågel reagerar på vissa faktorer i miljön (närvaro av rovdjur, insekter osv.), Samtidigt som det begränsar avståndet att den kommer att ta bort sig själv från sitt närliggande fåglar i flocken (som om de är bundna till dem av fjädrar som drar hårdare ju längre bort det blir från de andra fåglarna). I det senare fallet kommer det att finnas en korrelation av rörelser för vilka det inte finns någon lokal vanlig orsak. Det kommer att finnas en "jämviktskorrelation" som upprätthålls inför yttre störningar. I "jämvikt" fungerar flocken mer eller mindre som en enhet och reagerar som en enhet, möjligen på ett mycket komplicerat sätt, som svar på dess omgivning. Förklaringen av korrelationen mellan rörelserna i dess delar är inte en vanlig förklaring, men det faktum att i "jämvikt" de otaliga förbindelserna mellan dess delar gör att den fungerar som en enhet.

I allmänhet har vi lärt oss att dela upp världen i system som vi betraktar som enskilda enheter, eftersom deras delar normalt (i 'jämvikt') uppför sig på ett mycket korrelerat sätt. Vi ser rutinmässigt inte korrelationer mellan rörelserna och egenskaperna hos delarna av dessa system som kräver en förklaring av en vanlig orsak.

3.3 Inledande mikroskopiskt kaos och principen om vanlig orsak

Många författare har noterat att det finns förhållanden under vilka det kausala Markov-tillståndet och den gemensamma orsaksprincipen som det innebär sannolikt har. Grovt sett är detta fallet när världen är deterministisk och faktorerna A och B som, utöver den vanliga orsaken C, avgör om effekterna D och E uppstår, är okorrelerade. Låt mig vara mer allmän och exakt. Tänk på en deterministisk värld och en uppsättning av mängder S med vissa orsakssamband mellan dem. För någon kvantitet Q, låt oss anropa faktorerna som inte är i S som, i kombination med de direkta orsakerna till Q som är i S, bestämmer om Q förekommer, 'determinanterna för Q utanför S'. Anta nu att determinanterna utanför S är alla oberoende, dvs.att den gemensamma fördelningen av alla determinanter utanför S är en produkt av fördelningar för varje sådan determinant utanför S. Man kan då bevisa att det kausala Markov-tillståndet gäller i S.[6]

Men när ska man förvänta sig en sådan oberoende? P. Horwich (Horwich 1987) har föreslagit att ett sådant oberoende följer av det initiala mikroskopiska kaoset. (Se även Papineau 1985 för ett liknande förslag.) Hans idé är att om alla determinanter utanför S är mikroskopiska, kommer de alla att vara okorrelerade eftersom alla mikroskopiska faktorer kommer att vara okorrelerade när de är kaotiskt fördelade. Men även om man har mikroskopiskt kaos (dvs en enhetlig sannolikhetsfördelning i vissa delar av tillståndets rymd i en kanonisk samordning av tillståndets utrymme), är det fortfarande inte så att alla mikroskopiska faktorer är okorrelerade. Låt mig ge ett generiskt motexempel.

Anta att kvantitet C är en vanlig orsak till mängderna A och B, att systemet i fråga är deterministiskt, och att mängderna a och b, som förutom C, bestämmer värdena för A och B är mikroskopiska och oberoende fördelade för varje värdet på C. Då kommer A och B att vara okorrelerade villkorade av varje värde på C. Definiera nu mängder D: A + B och E: A - B. (“+” Och “-” här representerar vanlig tillsats och subtraktion av värdena på kvantiteter.) Då kommer generellt D och E att korreleras med villkor för varje värde på C. För att illustrera varför detta är så låt mig ge ett mycket enkelt exempel. Anta att för ett visst värde på C-mängder A och B är oberoende fördelade, att A har värde 1 med sannolikhet 1/2 och värde −1 med sannolikhet 1/2,och att B har värde 1 med sannolikhet 1/2 och värde -1 med sannolikhet 1/2. Då är de möjliga värdena på D −2, 0 och 2, med sannolikheten 1/4, 1/2 respektive 1/4. De möjliga värdena på E är också −2, 0 och 2, med sannolikheten 1/4, 1/2 respektive 1/4. Men notera till exempel att om värdet på D är −2, måste värdet på E vara 0. I allmänhet innebär ett värde som inte är noll för D innebär värde 0 för E och ett icke-nollvärde för E innebär värde 0 för D. Således är värdena på D och E starkt korrelerade för det givna värdet på C. Och det är inte för svårt att visa att generellt, om mängderna A och B är okorrelerade, så är D och E korrelerade. Eftersom D och E är korrelerade med villkor för något värde av C följer det att C inte är en tidigare vanlig orsak som avskärmar korrelationen mellan D och E. Och eftersom faktorerna a och b som, förutom C, bestämmer värdena för A och B, och därmed de för D och E, kan vara mikroskopiska och fruktansvärt komplexa, kommer det inte att finnas någon screener från korrelationerna mellan D och E annat än någon otroligt komplex och otillgänglig mikroskopisk determinant. Således misslyckas principerna med vanliga orsaker om man använder kvantiteter D och E snarare än mängder A och B för att karakterisera systemets senare tillstånd. Således misslyckas principerna med vanliga orsaker om man använder kvantiteter D och E snarare än mängder A och B för att karakterisera systemets senare tillstånd. Således misslyckas principerna med vanliga orsaker om man använder kvantiteter D och E snarare än mängder A och B för att karakterisera systemets senare tillstånd.

Man kan försöka rädda vanliga orsaksprinciper genom att föreslå att förutom att C är en orsak till D och av E, är D också en orsak till E, eller E är också en orsak till D. (Se Glymour och Spirtes 1994, s. 277–278 för ett sådant förslag). Detta skulle förklara varför D och E fortfarande är korrelerade med villkor för C. Men detta verkar inte som ett troligt förslag. För det första är D och E samtidigt. För det andra är den skissade situationen symmetrisk med avseende på D och E, så vilket är tänkt att orsaka vilket? Det verkar mycket mer troligt att erkänna att principen om vanliga orsaker misslyckas om man använder kvantiteterna D och E.

Man kan nästa försöka försvara principerna för gemensamma orsaker genom att föreslå att D och E inte riktigt är oberoende kvantiteter, med tanke på att var och en är definierad i termer av A och B, och att man bara bör förvänta sig att principen om gemensamma orsaker är sanna för gott, ärligt, oberoende kvantiteter. Även om detta argument är i rätt riktning är det för närvarande för snabbt och enkelt. Man kan inte säga att D och E inte är oberoende på grund av hur de definieras i termer av A och B. För på liknande sätt A = ½ (D + E) och B = ½ (D - E), och såvida det inte finns skäl oberoende av sådana ekvationer för att hävda att A och B är bona fide oberoende kvantiteter medan D och E inte är, är en fast. För nu låt oss därför dra slutsatsen att ett försök att bevisa principen om gemensam orsak genom att anta att alla mikroskopiska faktorer är okorrelerade beror på ett falskt premiss.

Icke desto mindre är sådana argument ganska nära att vara korrekta: mikroskopiskt kaos innebär att en mycket stor och användbar klass av mikroskopiska förhållanden är oberoende fördelade. Till exempel, om man antar en enhetlig fördelning av mikroskopiska tillstånd i makroskopiska celler följer det att de mikroskopiska tillstånden i två rumsligt separerade regioner kommer att vara oberoende fördelade, med tanke på eventuella makroskopiska tillstånd i de två regionerna. Således är mikroskopiskt kaos och rumslig separering tillräckligt för att ge oberoende av mikroskopiska faktorer. Detta täcker faktiskt en mycket stor och användbar typ av ärenden. För nästan alla korrelationer som vi är intresserade av är mellan faktorer i system som inte är exakt på samma plats. Tänk till exempel på ett exempel på grund av Reichenbach.

Anta att två skådespelare nästan alltid äter samma mat. Då och då blir maten dålig. Låt oss anta att huruvida var och en av skådespelarna blir sjuka beror på kvaliteten på maten som de konsumerar och av andra lokala faktorer (kroppens egenskaper etc.) vid konsumtionstillfället (och kanske också senare), som tidigare har utvecklats kaotiskt. Värdena för dessa lokala faktorer för en av aktörerna kommer då att vara oberoende av värdena på dessa lokala faktorer för den andra aktören. Därefter följer att det kommer att finnas en korrelation mellan deras hälsotillstånd och att denna korrelation försvinner på villkor av matens kvalitet. I allmänhet när man har en process som fysiskt delas upp i två separata processer som förblir separerade i rymden,då kommer alla 'mikroskopiska' påverkan på dessa två processer att vara oberoende från och med då. Det finns faktiskt mycket många fall där två processer, oavsett om de är rumsligt separerade eller inte, kommer att ha en punkt efter vilken mikroskopisk påverkan på processerna är oberoende med tanke på mikroskopisk kaos. I sådana fall kommer vanliga orsaksprinciper att vara giltiga så länge man väljer som sina mängder (relevanta aspekter av) makroskopiska tillstånd för processerna vid tidpunkten för sådana separationer (snarare än de makroskopiska tillstånden betydligt före sådana separationer) och vissa aspekter av makroskopiska tillstånd någonstans längs varje separat process (snarare än något amalgam av mängder av de separata processerna).kommer att ha en punkt efter vilken mikroskopisk påverkan på processerna är oberoende med tanke på mikroskopiskt kaos. I sådana fall kommer vanliga orsaksprinciper att vara giltiga så länge man väljer som sina mängder (relevanta aspekter av) makroskopiska tillstånd för processerna vid tidpunkten för sådana separationer (snarare än de makroskopiska tillstånden betydligt före sådana separationer) och vissa aspekter av makroskopiska tillstånd någonstans längs varje separat process (snarare än något amalgam av mängder av de separata processerna).kommer att ha en punkt efter vilken mikroskopisk påverkan på processerna är oberoende med tanke på mikroskopiskt kaos. I sådana fall kommer vanliga orsaksprinciper att vara giltiga så länge man väljer som sina mängder (relevanta aspekter av) makroskopiska tillstånd för processerna vid tidpunkten för sådana separationer (snarare än de makroskopiska tillstånden betydligt före sådana separationer) och vissa aspekter av makroskopiska tillstånd någonstans längs varje separat process (snarare än något amalgam av mängder av de separata processerna).s kvantiteter (relevanta aspekter av) makroskopiska tillstånd för processerna vid tidpunkten för sådana separationer (snarare än de makroskopiska tillstånden betydligt före sådana separationer) och vissa aspekter av makroskopiska tillstånd någonstans längs varje separat process (snarare än vissa amalgam av mängder av de separata processerna).s kvantiteter (relevanta aspekter av) makroskopiska tillstånd för processerna vid tidpunkten för sådana separationer (snarare än de makroskopiska tillstånden betydligt före sådana separationer) och vissa aspekter av makroskopiska tillstånd någonstans längs varje separat process (snarare än vissa amalgam av mängder av de separata processerna).

4. Sammanfattningar

Reichenbachs princip om den gemensamma orsaken och dess kusiner, i den mån de håller, har samma ursprung som de temporära asymmetrierna för statistisk mekanik, nämligen grovt sett, initialt mikroskopiskt kaos. (Jag är väldigt grov här. Det finns ingen absolut, dynamisk oberoende, åtskillnad mellan mikroskopiska och makroskopiska faktorer. För mer information om exakt vilka kvantiteter som kommer att bete sig som om de är jämnt fördelade under vilka omständigheter, t.ex. D. Albert (1999).) Detta förklarar varför de tre principerna vi har diskuterat ibland misslyckas. För efterfrågan på initialt mikroskopiskt kaos är ett krav att mikroskopiska förhållanden är jämnt fördelade (i kanoniska koordinater) i de områden i tillståndets rymd som är förenliga med fysiska grundläggande lagar. Om det finns grundläggande (jämn tid) fysiklagar som utesluter vissa områden i tillståndets rymd, vilket således innebär att det finns (jämn tid) korrelationer mellan vissa kvantiteter, är detta ingen kränkning av det initiala mikroskopiska kaoset. Men de tre vanliga principprinciperna som vi diskuterade kommer att misslyckas för sådana korrelationer. På liknande sätt antyder kvantmekanik att för vissa kvanttillstånd kommer det att finnas korrelationer mellan resultaten av mätningar som inte kan ha någon vanlig orsak som skärmar alla dessa korrelationer av. Men detta bryter inte med det initiala mikroskopiska kaoset. Inledande mikroskopiskt kaos är en princip som säger hur man fördelar sannolikheter över kvanttillstånd under vissa omständigheter; det säger inte vad sannolikheterna för värden på observerbara givna vissa kvanttillstånd bör vara. Och om de bryter mot principerna om vanliga orsaker, så var det. Det finns ingen grundläggande naturlag som är, eller antyder, en gemensam sakprincip. Sanningen av principerna om vanliga orsaker är ungefärlig och härledd, inte grundläggande.

Man bör inte heller vara intresserad av principer om gemensamma orsaker som tillåter några villkor, oavsett hur mikroskopiska, spridda och onaturliga, att räkna som vanliga orsaker. För som vi har sett skulle detta bagatellisera sådana principer i deterministiska världar och skulle dölja från det synen det anmärkningsvärda faktum att när man har en korrelation mellan ganska naturliga lokala mängder som inte är relaterade till orsak och verkan, kan man nästan alltid hitta en ganska naturlig, lokaliserad tidigare vanlig orsak som avskärmar korrelationen. Förklaringen på detta anmärkningsvärda faktum, som föreslogs i det föregående avsnittet, är att Reichenbachs gemensamma orsaksprincip och det kausala Markov-tillståndet måste hålla om determinanterna, andra än orsakerna, är oberoende fördelade för varje värde av orsakerna. De grundläggande antagandena om statistisk mekanik innebär att detta oberoende kommer att innehålla i en stor klass av fall med ett bedömt val av mängder som karakteriserar orsakerna och effekterna. Med tanke på detta är det verkligen mer förbryllande varför principen om vanliga orsaker misslyckas i fall som beskrivits ovan, till exempel de samordnade flygningarna för vissa fågelflockar, jämviktskorrelationer, ordning som uppstår från kaos, etc. Svaret är att i sådana fall interaktionerna mellan delarna av dessa system är så komplicerade, och det finns så många orsaker som verkar på systemen, att det enda sättet man kan få oberoende av ytterligare determinanter är genom att ange så många orsaker att göra detta till en praktisk omöjlighet. I vilket fall som helst skulle detta innebära att nästan alla spridda och onaturliga uppsättningar av faktorer räknas som vanliga orsaker,därigenom trivialiserar principerna för vanliga orsaker Istället för att göra det anser vi därför sådana system som enstaka enhetliga system och kräver inte en gemensam orsak förklaring till de korrelerade rörelserna och egenskaperna hos deras delar. En ganska intuitiv uppfattning om vad som räknas som ett enda system är ju ett system som uppträder på ett enhetligt sätt, dvs ett system vars delar har en mycket stark korrelation i sina rörelser och / eller andra egenskaper, oavsett hur komplicerat uppsättning influenser som agerar på dem. Till exempel har ett styvt fysiskt objekt delar vars rörelser alla är korrelerade, och en biologisk organisme har delar vars rörelser och egenskaper är starkt korrelerade, oavsett hur komplicerade påverkningarna som verkar på den. Dessa system behandlas därför naturligt och användbart som enkla system för nästan alla ändamål. Den grundläggande sanningen för principerna om vanliga orsaker är således delvis beroende av vårt val på hur man delar upp världen i enhetliga och oberoende objekt och kvantiteter, dels på de objektiva, tillfälligt asymmetriska principerna som ligger till grund för statistisk mekanik.

Bibliografi

  • Albert, D., 1999, Chance and Time, Boston: Harvard University Press.
  • Arntzenius, F., 1993, "Den gemensamma orsaken", PSA, 2: 227–237.
  • Arntzenius, F., 1997, "Övergångschanser och orsakssamband", Pacific Philosophical Quarterly, 78 (2): 149–168.
  • Clifton, R., Feldman, D., Halvorson, H., Redhead, M. & Wilce, A., 1998, “Superentangled state”, Physical Review A, 58: 135–145.
  • Clifton, R. & Ruetsche, L., 1999, "Ändra ämnet: Redei om kausalt beroende och screening i algebraisk kvantfältteori", Philosophy of Science, 66: S156-S169.
  • Earman, J., 1995, Bangs, crunches, whimpers and shrieks, Oxford, Oxford University Press.
  • Elby, A., 1992, "Bör vi förklara EPR-korrelationer orsakande?", Philosophy of Science, 59 (1): 16–25.
  • Forster, M., 1986, "Unification and Scientific Realism revisited", i PSA, 1: 394–405.
  • Glymour, C. & Spirtes, P., 1994, "Val av variabler och komma till sanningen", i D. Stalker (red.), Grue! Den nya induktionsraden, La Salle: Open Court, s. 273–280.
  • Hofer-Szabo, G., 2007, "Separata - jämfört med vanliga - vanliga orsaker-härledningar av klockans ojämlikheter", Synthese, 163 (2): 199–215.
  • Hofer-Szabo, G., M. Redei och LE Szabo, 1999, "Om Reichenbachs princip för gemensam orsak och Reichenbachs uppfattning om gemensam sak", British Journal for the Philosophy of Science, 50 (3): 377–399.
  • Hofer-Szabo, G., M. Redei och LE Szabo, 2002, "Vanliga orsaker är inte vanliga vanliga orsaker", Philosophy of Science, 69: 623–636.
  • Horwich, P., 1987, Asymmetries in Time, Cambridge: MIT Press.
  • Papineau, D., 1985, "Causal Asymmetry", British Journal for the Philosophy of Science, 36: 273–289.
  • Prigogine, I., 1980, från att vara till att bli. San Francisco: WH Freeman.
  • Redhead, M., 1995,”Mer om ingenting”, Fundations of Physics, 25: 123–137.
  • Reichenbach, H., 1956, The Direction of Time, Berkeley, University of Los Angeles Press.
  • Sober, E., 1988, "Principen för den gemensamma orsaken", i Probability and Causality, J. Fetzer (red.). Dordrecht: Reidel, s. 211–229.
  • Spirtes, P., Glymour, C. & Scheines, R., 1993, Causation, Prediction and Search, Berlin: Springer Verlag.
  • Uffink, J., 1999, "Principen för den gemensamma orsaken står inför Bernstein-paradoxen", Philosophy of Science, 66: S512-S525.
  • Van Fraassen, B., 1980, The Scientific Image, Oxford: Clarendon Press.
  • Van Fraassen, B., 1982, "Realismens charybdis: epistemologiska konsekvenser av Bells ojämlikhet", Synthese, 52: 25–38.

Andra internetresurser

  • Grasshoff, G., Portmann, S. och Wuethrich, A. (2003), "Minimalt antagande härledande av en Bell-ojämlikhet", (LANL-arkiv).
  • Hans Reichenbach (Internet Encyclopedia of Philosophy)