NotaBene е електронно списание за философски и политически науки. Повече за нас

Природните закони

Ханс Райхенбах

 

         Идеята за причинно-следствената връзка е стояла на преден план във всяка теория на познанието на модерното време.

       Фактът, че природата се поддава на описание от гледна точка на причинно-следствените закони, предполага концепцията, че разумът контролира случващото се в природата; и предшестващото представяне на влиянието, което Нютоновата механика има върху философските системи прави очевидно, че концепцията за синтетично a priori има своите корени в детерминистично тълкуване на физическия свят. Тъй като физиката на една епоха оказва дълбоко влияние върху нейната теория на познанието, ще бъде необходимо да се проучи развитието, което концепцията за причинно-следствената връзка претърпява във физиката на XIX и XX век – развитие, което доведе до преразглеждане на идеята за законите на природа и завърши в т. нар. нова философия на причинността.       

         Излагането на този исторически процес ще бъде значително улеснено, ако бъде предшествано от анализ на значението на причинността. Тези съображения могат да бъдат прикрепени към изследването на значението на обяснението, според което обяснението е обобщение. Тъй като обяснението е свеждане до причини, а причинно-следствената връзка трябва да получи същото тълкуване.

          Всъщност, под причинно-следствен закон ученият разбира връзка под формата „ако-тогава“, с допълнението, че същата връзка е валидна по всяко време. Да се ​​каже, че електрическият ток причинява отклонение на магнитната стрелка, означава, че, когато има електрически ток, винаги има отклонение на магнитната стрелка. Допълнението по отношение на „винаги“, разграничава причинно-следствения закон от  случайното съвпадение. Веднъж се случи така, че докато  екранът на киносалон показваше взривяване на дървен материал, леко земетресение разтърси театъра. Зрителите имаха моментното усещане, че експлозията на екрана е предизвикала разтърсването на театъра. Когато отказваме да приемем тази интерпретация, ние се позоваваме на факта, че наблюдаваното съвпадение не е повторимо, Тъй като повторението е всичко, което отличава причинно-следствения закон от обикновеното съвпадение, смисълът на причинно-следствената връзка се състои в твърдението за повторение без изключения – не е необходимо да се предполага, че то означава повече. Идеята, че причината е свързана с нейното следствие чрез нещо като скрита нишка, че следствието е принудено да следва причината, е антропоморфна по своя произход и е ненужна; ако „тогава“ винаги е всичко, което се има предвид под причинно-следствена връзка. Ако театърът винаги се тресеше, когато на екрана се вижда експлозия, тогава щеше да има причинно-следствена връзка. Нямаме предвид нищо друго, когато говорим за причинно-следствена връзка. Наистина, понякога не спираме с твърдението за безкрайното съвпадение, а търсим допълнително обяснение. Натискането на определен бутон винаги е придружено от звънене на звънец. Това редовно съвпадение се обяснява със законите на електричеството, които разкриват, че звъненето на звънеца е следствие от отношенията между електрическия ток и магнетизма. Но ако пристъпим към формулиране на тези закони, откриваме, че те от своя страна се състоят в изявлението на n-тогава „винаги“ отношения. Превъзходството на законите на природата над простите закономерности от типа на бутоните се състои само в тяхната по-голяма общност. Те формулират отношения, които се проявяват в различни индивидуални приложения от много различен вид. Например, законите на електричеството представляват постоянни съвпадения, наблюдавани в звънци с бутони, електрически двигатели, радиостанции и циклотрони.

Тълкуването на причинно-следствената връзка от гледна точка на общото, ясно формулирано в писанията на Дейвид Хюм, сега е общоприето от учения. Законите на природата са за него твърдения за повторение без изключение – не повече. Този анализ не само изяснява значението на причинно-следствената връзка; той също отваря пътя и за разширяване на причинно-следствената връзка, което се оказа необходимо за разбирането на съвременната наука. Скоро беше открито, че законите на статистиката, първоначално прилагани за анализ на резултатите от хазартни игри, се прилагат и в много други области. Първата социална статистика е съставена през XVII век; а XIX век донесе въвеждането на статистически съображения във физиката. Кинетичната теория на газовете, според която газът се състои от много малки частици, наречени молекули, които се движат във всички посоки, сблъскват се една с друга и описват зигзагообразни пътеки с огромна скорост, е конструирана с помощта на статистически изчисления.

Статистическият метод достигна своя най-голям триумф, когато успя да обясни явленията на необратимостта, които характеризират всички термични процеси и които са толкова тясно свързани с посоката на времето. Всеки знае, че топлината тече от по-горещото тяло към по-студеното, а не обратното. Когато хвърлим кубче лед в чаша с вода, водата става по-студена, като нейната топлина преминава в леда и го топли. Този факт обаче не може да бъде извлечен от закона за запазване на енергията. Леденото кубче не е толкова студено и все още съдържа голямо количество топлина; така че може много добре да отдаде част от топлината си на околната вода и да я направи по-студена, а самият лед да стане по-топъл. Такъв процес би бил в съгласие със закона за запазване на енергията, ако количеството топлина, отделена от леда, е равно на количеството, получено от водата. Фактът, че процес от този вид не се случва, че топлинната енергия се движи само в една посока, трябва да се формулира като независим закон; това е този закон, който ние наричаме закон за необратимостта. Физикът често го нарича втори принцип на термодинамиката, запазвайки името на първия принцип на закона за запазване на енергията.

Формулировката на принципа на необратимост трябва да бъде много внимателно дадена. Не е вярно, че топлината винаги тече от по-високата температура към по-ниската. Всеки хладилник е пример за обратното. Машината изпомпва топлината от вътрешността на кутията за лед навън, като по този начин прави вътрешността по-хладна и околната среда по-топла. Но може да го направи само защото изразходва определено количество механична енергия, доставяна от електрическия мотор; тази енергия се трансформира в топлина от средната температура на помещението. Физикът е показал, че количеството механична енергия, трансформирана в топлина, е по-голямо от количеството топлинна енергия, изтеглена от вътрешността на хладилника. Ако разглеждаме топлината с по-висока температура или механичната или електрическата енергия като енергия от по-високо ниво, в хладилника има повече енергия, която отива надолу, отколкото се качва. Принципът на необратимостта трябва да се формулира като твърдение, че ако всички включени процеси се включат в разглеждането, общата енергия намалява, така че като цяло има тенденция към компенсация.

Откритието на виенския физик Болцман е, че принципът на необратимостта е обясним чрез статистически съображения. Количеството топлина в едно тяло се дава от движението на неговите молекули; колкото по-голяма е средната скорост на молекулата, толкова по-висока е температурата. Трябва да се разбере, че това твърдение се отнася само до средната скорост на молекулата; отделните молекули могат да имат много различни скорости. Ако горещо тяло влезе в контакт със студено тяло, техните молекули ще се сблъскат. Понякога може да се случи бавна молекула, удряща бърза, да загуби цялата си скорост и да направи бързата молекула още по-бърза. Но това е изключение; средно ще има изравняване на скоростите чрез сблъсъци. Така необратимостта на топлинните процеси се обяснява като феномен на смесване, сравнимо с разбъркването на карти или смесването на газове и течности. Въпреки че това обяснение прави закона за необратимостта да изглежда правдоподобен, то води и до неочаквани и сериозни последици. То лишава закона от неговата строгост и го превръща в закон на вероятността. Когато разбъркваме карти, не можем да определим като невъзможно нашето разбъркване в крайна сметка да доведе до подреждане, при което първата половина на тестето съдържа всички червени карти, а втората половина –всички черни. Достигането до такова подреждане на картите трябва просто да се определи като много невероятно. Всички статистически закони са от този тип. Те осигуряват висока вероятност за неподредени договорености и оставят само ниска вероятност за подредени договорености.

Колкото по-голям е броят на включените елементи, толкова по-малка е вероятността за подредените договорености; но тази вероятност никога няма да стане нула. Феноменът на термодинамиката се отнася до много голям брой индивидуални събития, тъй като броят на молекулите е много голям и следователно съществува изключително голяма вероятност за процеси, протичащи в посока на компенсация. Но процес, който върви в обратната посока, не може да се нарече строго невъзможен. Например, не можем да изключим възможността някой ден молекулите на въздуха в нашата стая по чиста случайност да стигнат до подредено състояние, така че молекулите на кислорода да са събрани от едната страна на помещението, а тези на азота от другата.

         Тази втора концепция не се придържа към вярата в строга причинно-следствена връзка на движението на отделната молекула. Тя подкрепя мнението, че това, което наблюдаваме като причинен закон на природата, винаги е продукт на голям брой атомни събития; следователно идеята за строга причинно-следствена връзка може да се възприеме като идеализация на закономерностите на макроскопичната среда, в която живеем, като опростяване, в което сме въведени, тъй като големият брой включени елементарни процеси ни кара да считаме за строг закон това, което всъщност е статистически закон. Според тази концепция ние нямаме право да прехвърляме идеята за строга причинно-следствена връзка в микроскопичната област. Нямаме причина да мислим, че молекулите се контролират от строги закони; равни начални ситуации на една молекула могат да бъдат последвани от различни бъдещи ситуации и дори Свръхчовекът на Лаплас не може да предскаже пътя на една молекула.

          Въпросът е дали причинно-следствената връзка е върховен принцип или просто заместител на статистическата закономерност, приложима към макроскопичната област, но недопустима за царството на атомите. Физиката на XIX век не може да отговори на този въпрос. Едва физиката на XX век, с нейния анализ на атомните събития от гледна точка на концепцията на Планк за кванта, дава отговор. От изследванията на съвременната квантова механика знаем, че отделните атомни събития не се поддават на причинно-следствена интерпретация и просто се контролират от законите на вероятностите. Този резултат, формулиран в известния принцип на неопределеността на Хайзенберг, представлява доказателството, че втората концепция е правилната, че идеята за строга причинно-следствена връзка трябва да бъде изоставена и че законите на вероятността заемат мястото, заето някога от закона на причинно-следствената връзка.

          Ако се има предвид логическият анализ на причинно-следствената връзка, изложен в началото на тази глава, този резултат ще изглежда като естествено продължение на по-старите възгледи. Причинността трябва да бъде формулирана като закон на общност без изключения, като връзка „ако-тогава-винаги“. Вероятностните закони са закони, които имат изключения, но изключения, които се срещат в около 100% от случаите. Вероятностният закон е „ако-тогава“ в определено процентно отношение. Съвременната логика предлага средства за справяне с такова отношение, което за разлика от импликацията на обичайната логика се нарича импликация на вероятността. Причинно-следствената структура на физическия свят е заменена от вероятностна структура, а разбирането на физическия свят предполага разработването на теория на вероятността.

          Трябва да се разбере, че дори без резултатите от квантовата механика, анализът на причинно-следствената връзка показва, че понятията за вероятност са незаменими. В класическата физика причинно-следственият закон е идеализиран, но действителните събития са по-сложни, отколкото се предполага при причинно-следственото описание. Когато един физик изчислява траекторията на куршум, изстрелян от пистолет, той я определя по отношение на някои основни фактори като: барутния заряд и наклона на цевта; но тъй като той не може да вземе предвид всички второстепенни фактори като посоката на вятъра и влажността на въздуха, неговото изчисление е ограничено в своята точност. Това означава, че той може да предвиди точката, в която куршумът ще удари, само с определена вероятност. Или ако един инженер построи мост, той може да предвиди неговия капацитет само с определена вероятност; могат да възникнат обстоятелства, които той не е предвидил и които да доведат до ситуация мостът да се разруши дори и при по-малко натоварване. Законът за причинно-следствената връзка, дори да е верен, важи само за идеални обекти; действителните обекти, с които имаме работа, са контролируеми само в рамките на определена висока вероятност, тъй като не можем да опишем изчерпателно тяхната причинно-следствена структура.

          Значението на вероятностната концепция е отбелязано поради такива причини преди откритията на квантовата механика. След тези открития става още по-очевидно, че нито един философ не може да избегне концепцията за вероятността, ако иска да разбере структурата на знанието. Философията на рационализма винаги се е позовавала на причинно-следствената връзка за демонстрация на рационалния характер на този свят. Концепцията на Спиноза за предопределена вселена е немислима без вяра в причинно-следствената връзка. Идеята на Лайбниц за логическата необходимост, действаща зад физическите събития, зависи от допускането за причинно-следствена връзка на всички явления. Теорията на Кант за синтетичното априорно познание на природата цитира, в допълнение към законите на пространството и времето, принципа на причинността като първостепенна инстанция на такова познание. Подобно на развитието на проблемите на пространството и времето, това на принципа на причинността води, още след смъртта на Кант, до разпадане на синтетичното a priori. Основите на рационализма биват разклатени от самата дисциплина, която беше предоставила – със своята математическа интерпретация на природата – основната опора на рационалиста. Емпирикът на новото време извлича най-убедителните си аргументи от математическата физика.

 

Превод по: The Laws of Nature, pp. 157-165, Hans Reichenbach, (1956), The Rise of Scientific Philosophy. University of California Press, Berkeley and Los Angeles. USA.

 

Превод от английски език – Тони Ангелов, студент III курс, специалност „Политология“, Философски факултет, Югозападен университет „Неофит Рилски“ – Благоевград.