Zagadnienie związku przyczynowo-skutkowego. Determinizm i indeterminizm Andrzej Łukasik Zakład Ontologii i Teorii Poznania Instytut Filozofii UMCS

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).

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

Zagadnienie zmian w świecie zagadnienie realności zmian wariabilizm (transjentyzm) permanentyzm (eternalizm) zagadnienie przyczynowości determinizmindeterminizm zagadnienie celowości kauzalizmteleologia

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

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)

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

Demokryt (ok 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”.

Epikur ( 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)

Arystoteles ( 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

David Hume ( ) – 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)

„[…] 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)

Immanuel Kant ( ) 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).

Rudolf Carnap ( ) – 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).

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

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)

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.

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.

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

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.

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.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga Nie można jednocześnie z dowolną dokładnością zmierzyć położenia i pędu cząstki elementarnej. 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.

Indeterminizm pomiarowy U: równanie Schrödingera – liniowa i deterministyczna ewolucja układu w czasie superpozycja stanów R: pomiar – redukcja wektora stanu (nieciągłość i indeterminizm)„

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 PS w sensie szerszym – spełnione są tylko z pewnym prawdopodobieństwe m np. pV = nRT Jednoznaczne (zależność spełniona w każdym przypadku, np. F = ma)

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. 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?

Literatura