Русская Википедия:Принцип причинности
Шаблон:Другие значения3 При́нцип причи́нности (также известный как при́нцип причи́нно-слéдственной свя́зи или закон причинности)— один из самых общих физических принципов[1], устанавливающий допустимые пределы влияния событий друг на друга[1].
В классической физике это утверждение означает, что любое событие <math> A(t), \ </math>произошедшее в момент времени <math> t, \ </math>может повлиять на событие <math> B(t'), \ </math>произошедшее в момент времени <math> t', \ </math>только при <math>t' > t</math>. Таким образом, классическая физика допускает произвольно большую скорость переноса взаимодействий.
При учёте релятивистских эффектов принцип причинности должен быть модифицирован, поскольку время становится относительным — взаимное расположение событий во времени может зависеть от выбранной системы отсчёта. В специальной теории относительности принцип причинности утверждает, что любое событие <math> A(t, \mathbf{r}), \ </math>произошедшее в точке пространства-времени <math> (t,\mathbf{r}), </math> может повлиять на событие <math> B(t', \mathbf{r'}), \ </math> произошедшее в точке пространства-времени <math> (t', \mathbf{r'}), \ </math>только при условии: <math> t' - t > 0 \ </math> и <math> c^2(t-t')^2-(\mathbf{r}-\mathbf{r'})^2 > 0, \ </math>где с — предельная скорость распространения взаимодействий, равная, согласно современным представлениям, скорости света в вакууме. Иными словами, интервал между событиями <math>A</math> и <math>B</math> должен быть времениподобен (событие <math>A</math> предшествует событию <math>B</math> в любой системе отсчёта). Таким образом, событие <math>B</math> причинно связано с событием <math>A</math> (являясь его следствием), только если оно находится в области абсолютно будущих событий светового конуса с вершиной в событии <math>A</math> — такое определение принципа причинности переходит без изменений и в общую теорию относительности. Если два события <math>A</math> и <math>B</math> разделены пространственноподобным интервалом (то есть ни одно из них не находится внутри светового конуса с вершиной в другом событии), то их последовательность может быть изменена на противоположную простым выбором системы отсчёта (СО): если в одной СО <math> t_A<t_B,\ </math>то в другой СО может оказаться, что <math> t_A>t_B.\ </math>Это не противоречит принципу причинности, потому что ни одно из этих событий не может влиять на другое.
В квантовой теории принцип причинности выражается как отсутствие корреляции результатов измерений в точках, разделённых пространственноподобным интервалом. В обычной трактовке это условие на операторы квантованных полей — для этих точек они коммутируют, таким образом, зависящие от них физические величины могут быть измерены одновременно без взаимных возмущений. В теории матрицы рассеяния мы не имеем дела с измеримыми величинами от бесконечно удалённого прошлого вплоть до бесконечно удалённого будущего, так что формулировка принципа причинности более сложна и выражается условием микропричинности Боголюбова.
В одной из теорий квантовой гравитации — теории причинной динамической триангуляции, разработанной Яном Амбьорном и Шаблон:Нп5, — принцип причинности является одним из условий, накладываемых на сопряжение элементарных симплексов, и именно благодаря ему пространство-время в макроскопических масштабах становится четырёхмерным.
Важно отметить, что даже при отсутствии причинного влияния события <math>A</math> на <math>B</math> эти события могут быть скоррелированы причинным влиянием на них третьего события <math>C</math>, находящегося в пересечении областей абсолютного прошлого для <math>A</math> и <math>B</math>: при этом интервалы <math>CA</math> и <math>CB</math> времениподобны, <math>AB</math> — пространственноподобен. Так, фазовая скорость электромагнитной волны может превышать скорость света в вакууме, в результате чего колебания поля в точках пространства-времени, разделённых пространственноподобным интервалом, оказываются скоррелированными. В квантовой механике состояния квантовых систем, разделённых пространственноподобным интервалом, также не обязаны быть независимыми (см. Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена). Однако эти примеры не противоречат принципу причинности, поскольку подобные эффекты невозможно использовать для сверхсветовой передачи взаимодействия. Можно сказать, что принцип причинности запрещает передачу информации со сверхсветовой скоростью.
Принцип причинности — эмпирически установленный принцип, справедливость которого неопровержима на сегодняшний день[1], но нет доказательств его универсальности.
См. также
- Причина
- Причинная система
- Сверхсветовое движение
- Условие микропричинности Боголюбова — формулировка принципа причинности в аксиоматической квантовой теории поля
- Уроборос
Примечания
