Причинности принцип. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Причинности принцип - один из наиб. общих принципов физики, устанавливающий допустимые пределы влияния физ. событий друг на друга. Принцип причинности запрещает влияние данного события на все прошедшие события ("событие-причина предшествует по времени событию-следствию", "будущее не влияет на прошлое").

Принцип причинности - эмпирия, постулат, основанный на обобщении данных эксперимента и общечеловеческой практики и подтверждающийся без каких-либо исключений в широком диапазоне масштабов от субъядерных до космологических. Физ. и методология, смысл принципа причинности тесно связан с философским понятием причинности (следственной обусловленности, детерминированности последовательности событий): если бы данное событие могло влиять не только на будущее, но и на прошлое, то возникла бы возможность образования замкнутых циклов причинно-следственной связи, т. е. возможность обратного влияния следствия на породившую его причину вплоть до полного её уничтожения и разрыва причинно-следственной связи (так, путешественник в "машине времени" мог бы уничтожить своего предка в добрачном возрасте, т. е. саму причину своего появления на свет).

Объектом приложения принципа причинности служит относящаяся к данной физической системе пара событий, причинно связанных друг с другом (а не являющихся следствиями третьего события), о которых известно, какое из них играет роль причины, а какое - следствия. При этом событием-причиной служит исходное возмущение при обязательном условии, что оно совершенно произвольно способно принимать любые наперёд заданные значения и не испытывает обратного влияния со стороны самой системы (примером может служить воздействие внешнего по отношению к системе заданного источника). Роль события-следствия играет реакция системы на такое возмущение, т. е. линейное изменение какой-либо характеристики системы; функция, осуществляющая такую линейную связь, называется функцией отклика. Например, применение принципа причинности к электродинамике материальной среды требует выбора в качестве события-причины - возмущения электрич. индукции, совпадающей с полем внешних источников, а в качестве события-следствия - соответствующего изменения напряжённости электрического поля (часто практикуемый обратный выбор неправилен, т. к. возмущение напряжённости поля включает в себя неконтролируемый вклад самой среды). Выбрав указанным способом пару причинно-связанных событий, можно переформулировать принцип причинности в виде условия исчезновения соответствующей функции отклика при отрицательных временах.

Применения принципа причинности в аппарате теоретич. физики многочисленны и разнообразны. Он служит средством выбора нач. условий к динамическим уравнениям, обеспечивая однозначность их решения. Так, при решении Максвелла уравнений принцип причинности позволяет сделать выбор между опережающими и запаздывающими потенциалами в пользу последних. В квантовой теории поля (КТП) и квантовой теории многих частиц с помощью принципа причинности устанавливаются правила обхода особенностей Грина функций, что делает однозначной технику Фейнмана диаграмм.

Наиб. содержат. следствия принципа причинности относятся к теории функций отклика физ. системы, фурье-компонента к-рых по времени зависит от частоты w, рассматриваемой как комплексная переменная. Из принципа причинности прямо следует аналитичность функций отклика как функции частоты в верх. полуплоскости

(Im

> 0). Отсюда вытекают дисперсионные соотношения для функции отклика, связывающие её дисперсионные (зависимость от частоты) и абсорбтивные (поглощение) свойства. При этом запаздывание реакции системы относительно её зозмущения приводит к соотношениям, подобным Кра-мерса - Кронига соотношениям.

Микроскопическую основу отклика физической системы составляют последоват. элементарные акты рассеяния полей, осуществляющих её возмущение, на частицах системы. Поэтому принцип причинности эффективен и применительно к самому акту рассеяния. Дисперсионные соотношения для рассеяния играют существ. роль в ядерной физике низких и высоких энергий. Особенно они важны для рассеяния сильно взаимодействующих частиц (адронов) - редкий пример точной зависимости между наблюдаемыми величинами [амплитудой упругого рассеяния вперёд и полным сечением (Оптическая теорема)], выведенной без использования к--л. модельных представлений об элементарных частицах (см. также Дисперсионных соотношений метод ). Вывод дисперсионных соотношений относится к числу наиб. ярких достижений особого аксиоматич. подхода в теории фундам. взаимодействий, испытавшего бурное развитие в 1950-60-х гг., в рамках которого принципу причинности принадлежит конструктивная роль одного из главных постулатов, лежащих в основе этого подхода (см. Аксиоматическая квантовая теория поля).

Помимо перечисленных конкретных приложений принципа причинности, в физике не раз возникало обострение интереса и к более общим проблемам, связанным с принципом причинности и понятием причинности. В период становления квантовой механики широко обсуждался вопрос, противоречит ли детерминизму вероятностное описание микроявлений. К разрешению этого вопроса привело понимание необходимости отказаться от прямолинейного детерминизма классич. механики при рассмотрении статистич. закономерностей микромира. Переход к адекватному описанию последних на языке волновых функций приводит к тому, что и в квантовой механике нач. состояние системы полностью определяет (при заданных взаимодействиях) всю последующую её эволюцию.

Литература по принципу причинности

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.