인과 관계(물리학)

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인과관계는 원인과 ^[1][2]결과의 관계이다.인과관계는 철학과 물리학의 관점에서도 연구되는 주제이지만, 사건의 원인이 사건의 과거 광원뿔에 있어야 하고 궁극적으로 근본적인 상호작용으로 환원될 수 있도록 연산된다.마찬가지로, 원인은 미래의 광원뿔 밖에서는 영향을 미칠 수 없습니다.

물리적인 개념으로서

고전 물리학에서, 효과는 그 원인보다 먼저 일어날 수 없다. 그래서 리에나르(Liénard)의 고급 시간 해법과 같은 해답은 다음과 같다.비셰르트의 잠재력은 육체적으로 무의미하다고 버려진다.아인슈타인의 특수상대성이론과 일반상대성이론에서 인과관계는 그 사건의 뒷면(과거) 광원뿔에 없는 원인에서 효과가 발생할 수 없다는 것을 의미한다.마찬가지로, 원인은 전면(미래) 광원뿔 밖에서는 영향을 미칠 수 없습니다.이러한 제한은 인과적 영향으로 작용하는 질량과 에너지가 빛의 속도보다 더 빠르게 또는/또는 시간 역방향으로 이동할 수 없다는 제약조건과 일치한다.양자장 이론에서, 우주와 같은 관계인 "elsewhere"를 가진 사건의 관측 가능은 이동해야 하므로, 그러한 관측 가능성의 관측 순서나 측정 순서는 서로 영향을 미치지 않는다.

인과관계에 대한 또 다른 요구사항은 시공간에서 원인과 결과가 매개된다는 것이다.이 요구사항은 데카르트의 v.와 같은 기계적 제안을 대체하는 뉴턴의 중력 이론의 문제적인 측면으로서 (카트를 밀듯이) 인과적 과정의 직접적인 관찰의 결과로서, 과거에 매우 영향력이 있었다.오르텍스 이론; 동적 장 이론(예를 들어 맥스웰의 전기역학 및 아인슈타인의 일반 상대성 이론)을 발전시키기 위한 인센티브로서 세 번째 위치에 있다. 데카르트의 이론보다 더 성공적인 방법으로 영향 전달에 대한 인접성을 회복한다.

현대 물리학에서는 인과관계의 개념을 명확히 해야 했다.특수상대성이론의 통찰력은 인과관계 추정을 확인시켜주었지만, 그들은 "동시" 관찰자에 의존하는 ^[3]단어의 의미를 만들었다.결과적으로, 인과 관계의 상대론적 원리는 모든 관성 관찰자에 따르면 원인이 그 영향보다 먼저 이루어져야 한다고 말한다.이는 원인과 그 효과가 시간 간격에 따라 구분되며 그 효과는 원인의 미래에 속한다는 진술과 동일합니다.시간 간격에 따라 두 이벤트가 분리되는 경우, 이는 두 이벤트 간에 빛의 속도보다 낮은 속도로 신호가 전송될 수 있습니다.반면에, 만약 신호가 빛의 속도보다 더 빠르게 움직일 수 있다면, 이것은 인과관계를 위반할 것이다. 왜냐하면 그것은 신호를 우주와 같은 간격으로 보낼 수 있기 때문이다. 이는 적어도 일부 관성 관측자들에게 신호가 시간을 거슬러 이동한다는 것을 의미한다.이러한 이유로 특수상대성이론은 빛의 속도보다 빠른 통신을 허용하지 않는다.

일반상대성이론에서 인과관계 개념은 가장 간단한 방법으로 일반화된다: 시공간이 곡선을 그리더라도 그 영향은 그 원인의 미래 광원뿔에 속해야 한다.우리가 양자역학 및 특히 상대론적 양자장 이론의 인과관계를 조사할 때 새로운 미묘함이 고려되어야 한다.그 두 이론에서 인과관계는 국부원칙과 밀접하게 관련되어 있다.그러나, 국소성의 원리는 논쟁의 여지가 있다: 특히 벨의 정리를 만족시키는 양자 얽힘을 수반하는 실험의 경우, 엄밀하게 그것이 선택되는 양자 역학의 해석에 달려 있다.

이러한 미묘함에도 불구하고, 인과관계는 여전히 물리 이론에서 중요하고 유효한 개념으로 남아 있다.예를 들어, 사건들이 원인과 결과로 정렬될 수 있다는 개념은 시간 여행자가 시간 여행자의 할머니를 만나기 전에 할아버지를 죽이면 어떻게 되는지 묻는 할아버지의 역설과 같은 인과적 모순을 막기 위해 필요하다.연대기 보호 추측을 참조하십시오.

결정론(또는 원인이 아닌 것)

이 맥락에서 인과관계라는 단어는 모든 영향이 근본적인 상호작용으로 ^[4]인해 특정한 물리적 원인을 가져야 한다는 것을 의미한다.이 문맥에서의 인과관계는 뉴턴의 제2법칙과 같은 정의적 원리와 관련이 없다.이와 같이, 인과 관계에서, 힘은 질량을 가속시키지 않으며 그 반대도 아니다.오히려 뉴턴의 제2법칙은 운동량 보존에서 도출될 수 있는데, 그 자체가 물리 법칙의 공간적 동질성의 결과이다.

경험주의자들의 (데카르트의 소용돌이 이론과 같은) 형이상학적 설명에 대한 혐오감은 무엇이 현상을 야기했는지에 대한 학구적인 주장이 검증할 수 없다는 이유로 거부되거나 그냥 무시되었다는 것을 의미했다.물리학이 현상의 원인을 설명하지 못한다는 불만은 그에 따라 경험적 문제라기보다는 철학적이거나 형이상학적인 문제로 치부되었다.에른스트^[5] 마하(Ernst Mach)에 따르면 뉴턴의 제2법칙에서 힘의 개념은 다항성, 반복학 및 불필요한 것으로 위에서 설명한 바와 같이 인과관계 원리의 결과로 간주되지 않는다.실제로, 두 물체의 중력 상호작용에 대한 뉴턴 운동 방정식을 고려하는 것은 가능하다.

${\displaystyle m_{1}{\frac {d^{2}{\mathbf {r}}_{1}m_{2}G({\mathbf {r}_{1}-{{1}-{\mathbf {r}_{2}}) {\f}{f} {f} {f}$

두 물체의 $위치{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ $displaystyle\scriptstyle\$$mathbf {r$$}_{1}(t)$ $및$ $)\$style$\scriptstyle\displaystyle\mathbf$ {r$}_{2}(t)}$을 설명하는 두 개의 결합 방정식으로, 방정식은 단지 인터아의 과정을 기술합니다.ction. 한 물체를 다른 물체의 움직임의 원인으로 해석할 필요가 없으며, 이후(및 이전) 시스템 상태를 예측할 수 있습니다.

인간이 물리적 상호작용에서 몇 가지 요인을 선행으로 지목하여 상호작용의 "이유"를 제공하는 일반적인 상황은 종종 인간이 어떤 상태를 가져오기로 결심하고 그 상태를 만드는 데 에너지를 쏟는 상황이었다 - 이 과정은 확립에 시간이 걸리고 떠났다.그 배우의 활동 시간 이후에도 지속된 새로운 상황하지만, 실제로 시간의 화살과 무관하고, 시간에 역행할 수 있는 쌍성의 움직임을 서로에 대해 설명하는 것은 어렵고 무의미할 것입니다. 하지만, 그러한 시간의 방향이 확립되면, 전체 진화 체계가 완전히 결정될 수 있습니다.

이러한 시간 독립적 관점의 가능성은 과학적 설명의 연역적-노몰로지(D-N) 관점의 기초에 있으며, 과학적 법칙에 따라 포함될 수 있는 사건을 고려한다.D-N 관점에서 물리적 상태는 (결정론적) 법칙을 적용하여 주어진 초기 조건에서 도출할 수 있는 경우에 설명되는 것으로 간주된다.(이러한 초기 조건에는 쌍성 사이의 모멘타와 거리가 언제든지 포함될 수 있습니다.)이러한 '결정론에 의한 설명'을 인과결정론이라고 부르기도 한다.D-N 관점의 단점은 인과관계와 결정론이 다소 식별된다는 것이다.따라서, 고전 물리학에서, 모든 사건들은 알려진 자연의 법칙에 따라 이전의 사건들에 의해 야기된다고 가정되었고, 피에르-시몽 라플라스의 주장은 만약 세계의 현재 상태를 정확하게 안다면, 미래나 과거에 대해 언제든지 계산될 수 있을 것이라는 주장으로 끝이 났다.그러나, 이것은 수학적 코시 문제에서 다루어진 수학적 모형에서의 결정론에 의존하기 때문에 보통 라플라스 결정론이라 불린다.

인과관계와 결정론 사이의 혼란은 양자역학에서 특히 첨예하며, 이 이론은 실제로 관찰된 효과의 원인을 식별하거나 동일한 원인의 효과를 예측하는 것은 많은 경우에 불가능하지만, 일부 해석에서는 거의 틀림없이 결정론적이다.t 다방면의 해석에서와 같이 실제로 붕괴하거나, 그 붕괴가 숨겨진 변수 때문인지, 또는 단순히 특정 효과보다는 확률이 결정된다는 의미로 결정론을 재정의하는 경우).

분포원인

카오스 이론의 나비 효과와 같은 물리학 이론들은 ^{[citation needed]}인과관계에 있어서 일종의 분포 매개변수 시스템의 가능성을 열어줍니다.나비효과 이론은 다음을 제안한다.

"비선형 동적 시스템의 초기 조건의 작은 변화는 시스템의 장기적인 동작에 큰 변화를 일으킬 수 있습니다."

이것은 분산된 인과관계를 이해할 수 있는 기회를 열어준다.

나비 효과를 해석하는 관련 방법은 물리학에서 인과관계 개념의 적용과 맥키의 INUS 조건으로 표현되는 보다 일반적인 인과관계 사용 사이의 차이를 강조하는 것이다.고전(뉴턴) 물리학에서는 일반적으로 필요하고도 충분한 조건만 (명시적으로) 고려됩니다.예를 들어, 거대한 구체가 불안정한 평형점에서 시작하여 경사면을 굴러 내려오는 경우, 그 속도는 그것을 가속시키는 중력에 의해 발생하는 것으로 추정되며, 그것을 움직이기 위해 필요한 작은 밀어넣기는 명시적으로 원인으로 다루어지지 않는다.신체적 원인이 되기 위해서는 그에 따른 효과와 일정한 비례성이 있어야 한다.공 ^{[citation needed]}움직임의 트리거와 원인 사이에 구별이 그려집니다.같은 이유로 나비는 토네이도를 일으키는 것으로 볼 수 있으며, 토네이도의 원인은 ^{[citation needed]}나비의 움직임이 아닌 이미 존재하는 대기 에너지로 가정한다.

인과 역학 삼각 측량

레네이트 롤, 얀 암비외른, 저지 유르키에비츠에 의해 발명되고 포티니 마르코풀루와 리 스몰린에 의해 대중화된 인과 역학 삼각 측량(이하 CDT)은 양자 중력에 대한 접근법으로서 루프 양자 중력이 배경에 독립적이다.즉, 기존의 아레나(차원 공간)를 상정하지 않고, 시공간 패브릭 자체가 어떻게 진화하는지를 나타내려고 한다.많은 루프 양자 중력 이론가들이 주최한 Loops '05 컨퍼런스는 CDT에 대해 매우 깊이 있게 논의한 여러 발표들을 포함했고, CDT가 이론가들에게 중요한 통찰력임을 밝혀냈습니다.그것은 반고전적인 묘사가 잘 된 것으로 보여 상당한 관심을 불러일으켰다.대규모에서는 익숙한 4차원 시공간을 재창조하지만 플랑크 척도 부근에서 2차원 시공간을 보여주고 일정시간 슬라이스에 프랙탈 구조를 드러낸다.심플렉스라고 불리는 구조를 사용하여, 그것은 시공간을 작은 삼각형으로 나눈다.심플렉스는 다양한 차원에서 삼각형의 일반화된 형태이다.3-단순체는 보통 사면체라고 불리며, 이 이론에서 기본 구성 요소인 4-단순체는 펜타토프 또는 펜타코론으로도 알려져 있다.각 심플렉스는 기하학적으로 평평하지만 심플함을 다양한 방법으로 "접착"하여 곡면 공간을 만들 수 있습니다.이전의 양자 공간 삼각 측량 시도가 너무 많은 차원을 가진 혼돈된 우주나 너무 적은 우주를 만들어냈다면 CDT는 원인이 어떤 영향보다 앞서 있는 구성만 허용함으로써 이 문제를 피할 수 있습니다.즉, 심플화의 모든 결합 에지의 타임라인은 일치해야 합니다.

따라서 인과관계가 시공간 기하학의 기초에 있을 수 있다.

원인 집합

인과 집합론에서는 인과관계가 훨씬 더 중요한 위치를 차지한다.양자 중력에 대한 이러한 접근의 기초는 데이비드 말라멘트의 정리에 있다.이 정리는 시공간에서의 인과 구조가 그것의 등각 클래스를 재구성하기에 충분하다고 말한다. 그래서 등각 인자와 인과 구조를 아는 것은 시공간을 알기에 충분하다.이를 바탕으로 라파엘 소킨은 양자 중력에 대한 근본적으로 분리된 접근법인 인과 집합론의 개념을 제안했다.시공간의 원인 구조는 포셋으로 표현되는 반면, 컨포멀 인자는 단위 부피로 각 포셋 요소를 식별하여 재구성할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

추가 정보

• 흠, 데이비드.(2005).현대 물리학의 인과성과 기회.런던:테일러와 프란시스.
• Miguel Espinoza, Théori du déterminisme cause, L'Harmattan, 2006, 파리.ISBN 2-296-01198-5.

외부 링크

• 원인 과정, 스탠포드 철학 백과사전
• Caltech Tutorial on Relativity - 서로 상대적으로 이동하는 관찰자가 다른 시간을 어떻게 볼 수 있는지에 대한 훌륭한 토론입니다.
• C보다 빠른 신호, 특수 상대성 이론, 인과 관계.이 기사는 빛보다 빠른 신호가 반드시 인과관계를 위반하는 것은 아니라고 설명한다.