Retrocauzalitate

Retrocauzalitatea, sau cauzalitatea inversă, este un concept de cauză și efect în care un efect precede cauza sa în timp și astfel un eveniment ulterior afectează un eveniment anterior.[1][2] În fizica cuantică, distincția dintre cauză și efect nu se face la cel mai fundamental nivel și, astfel, sistemele simetrice în timp pot fi considerate ca fiind cauzale sau retrocauzale.[3][necesită pagina] Considerațiile filozofice asupra călătoriei în timp abordează adesea aceleași probleme ca și retrocauzalitatea, la fel ca și tratările subiectului în ficțiune, dar cele două fenomene sunt distincte.[1]

Filozofie

Eforturile filozofice de a înțelege cauzalitatea se întorc cel puțin până la discuțiile lui Aristotel despre cele patru cauze. Mult timp s-a considerat că un efect care precede cauza sa este o contradicție inerentă deoarece, așa cum a discutat filozoful din secolul al XVIII-lea David Hume, atunci când se examinează două evenimente legate între ele, cauza este, prin definiție, cea care precede efectul.[4][necesită pagina]

Ideea de retrocauzalitate se regăsește și în filosofia indiană. Ea a fost apărată de cel puțin doi filosofi indieni budiști, Prajñākaragupta⁠(d) (cca. sec. VIII-IX) și Jitāri (cca. 940–1000), cel din urmă a scris un tratat specific pe această temă, Tratatul despre cauza viitoare (Bhāvikāraṇavāda).[5]

În anii '50, Michael Dummett⁠(d) a scris în opoziție față de astfel de definiții, afirmând că nu există nicio obiecție filosofică în ceea ce privește efectele care preced cauzele lor.[6] Acest argument a fost respins de colegul filosof Antony Flew și, mai târziu, de Max Black⁠(d).[6] Argumentul "înșelător" al lui Black susținea că retrocazalitatea este imposibilă deoarece observatorul unui efect ar putea acționa pentru a împiedica apariția viitoarei sale cauze.[7] O discuție mai complexă a modului în care liberul arbitru se raportează la problemele ridicate de Black este rezumată de paradoxul lui Newcomb. Filosofii esențialiști au propus și alte teorii, cum ar fi existența unor "puteri cauzale autentice în natură" sau ridicând îngrijorări cu privire la rolul inducției în teoriile cauzalității.[8][necesită pagina][9] 

Fizică

Majoritatea teoriilor fizice sunt simetrice în timp: modelele microscopice precum legile lui Newton sau electromagnetismul nu au o direcție inerentă a timpului. "Săgeata timpului" care distinge cauza și efectul trebuie să aibă o altă origine.[10] :116 Pentru a reduce confuzia, fizicienii disting cauzalitatea puternică (macroscopică) de cea slabă (microscopică).[11]

Cauzalitate macroscopică

Capacitatea imaginară de a afecta trecutul este uneori considerată ca sugerând că cauzele ar putea fi negate de propriile efecte, creând o contradicție logică precum paradoxul bunicului.[12] Această contradicție nu este neapărat inerentă retrocauzalității sau călătoriei în timp; prin limitarea condițiilor inițiale ale călătoriei în timp cu constrângeri de consistență, astfel de paradoxuri și altele sunt evitate.[13]

Unele aspecte ale fizicii moderne, cum ar fi ipotetica particulă tahionică și anumite aspecte independente de timp ale mecanicii cuantice, pot permite particulelor sau informațiilor să călătorească înapoi în timp. Obiecțiile logice la adresa călătoriei în timp la scară macroscopică pot să nu împiedice neapărat retrocazitatea la alte scări de interacțiune.[14][necesită pagina] Cu toate acestea, chiar dacă astfel de efecte sunt posibile, este posibil ca ele să nu fie capabile să producă efecte diferite de cele care ar fi rezultat din relațiile cauzale normale.[15][necesită pagina]

Fizicianul John G. Cramer⁠(d) a explorat diverse metode propuse pentru comunicarea cuantică nonlocală sau retrocauzală și a constatat că toate sunt greșite și, în conformitate cu teorema de necomunicare, nu pot transmite semnale nonlocale.[16]

Relativitatea

Curbele temporale închise, în care linia lumii a unui obiect se întoarce la origine, apar din unele soluții exacte ale ecuației de câmp a lui Einstein. Deși curbele temporale închise nu par să existe în condiții normale, mediile extreme ale spațiu-timpului, cum ar fi o gaură de vierme traversabilă sau regiunea din apropierea anumitor corzi cosmice, ar putea permite formarea lor, ceea ce implică o posibilitate teoretică de retrocauzalitate. Materia exotică sau defectele topologice necesare pentru crearea acestor medii nu au fost observate.[17][necesită pagina][18] În plus, conjectura de protecție cronologică a lui Stephen Hawking sugerează că orice astfel de curbă temporală închisă ar fi distrusă înainte de a putea fi folosită.[19]

Cauzalitate microscopică

Majoritatea modelelor fizice sunt simetrice în timp;[10]:116 unele utilizează retrocauzalitatea la nivel microscopic.

Electromagnetism

Teoria absorbantului Wheeler-Feynman, propusă de John Archibald Wheeler și Richard Feynman, utilizează retrocauzalitatea și o formă temporală de interferență distructivă pentru a explica absența unui tip de undă concentrică convergentă sugerată de anumite soluții ale ecuațiilor lui Maxwell.[20] Aceste unde avansate nu au nimic de-a face cu cauza și efectul: ele reprezintă pur și simplu o modalitate matematică diferită de a descrie undele normale. Motivul pentru care au fost propuse este că o particulă încărcată nu ar trebui să acționeze asupra ei însăși, ceea ce, în electromagnetismul clasic normal, duce la o forță proprie infinită.[20]

Fizica cuantică

Timpul se scurge de la stânga la dreapta în această diagramă Feynman de anihilare electron-pozitron. Atunci când este interpretată pentru a include retrocauzalitatea, electronul (marcat cu e-) nu a fost distrus, devenind în schimb pozitron (e+) și deplasându-se înapoi în timp.

Ernst Stueckelberg și, mai târziu, Richard Feynman, au propus o interpretare a pozitronului ca fiind un electron care se deplasează înapoi în timp, reinterpretând soluțiile cu energie negativă ale ecuației lui Dirac. Electronii care se deplasează înapoi în timp ar avea o sarcină electrică pozitivă.[21] Această inversare în timp a antiparticulelor este necesară în teoria cuantică modernă a câmpurilor și este, de exemplu, o componentă a modului în care nucleonii din atomi sunt ținuți împreună prin forța nucleară, prin schimbul de mezoni virtuali, cum ar fi pionul. Un mezon este alcătuit dintr-un număr egal de quarci și anti-quarci normali și, prin urmare, este simultan emis și absorbit.[22] Wheeler a invocat acest concept de inversare a timpului pentru a explica proprietățile identice împărtășite de toți electronii, sugerând că „toți sunt același electron” cu o linie a lumii complexă, care se intersectează singură Yoichiro Nambu l-a aplicat mai târziu la toată producția și anihilarea perechilor de particule-antiparticule, afirmând că „eventuala creare și anihilare a perechilor care pot apărea acum și atunci nu este o creație sau o anihilare, ci doar o schimbare de direcție a particulelor în mișcare, din trecut în viitor sau din viitor în trecut”.[23] Punctul de vedere înapoi în timp este acceptat în zilele noastre ca fiind complet echivalent cu alte imagini,[24] dar nu are nimic de-a face cu termenii macroscopici „cauză” și „efect”, care nu apar într-o descriere fizică microscopică.

Retrocauzalitatea este asociată cu formalismul dublu inferențial al vectorilor de stare (DIVF), cunoscut ulterior ca formalismul vectorial cu două stări (TSVF) în mecanica cuantică, în care prezentul este caracterizat de stările cuantice ale trecutului și viitorului luate în combinație.[25][26]

Retrocauzalitatea este uneori asociată cu corelațiile nelocale care apar în mod generic din inseparabilitate cuantică, inclusiv, de exemplu, ștergerea întârziată a alegerii cuantice.[27][28] Cu toate acestea, pot fi prezentate explicații ale inseparabilității cuantice care nu implică retrocauzalitatea. Acestea tratează experimentele care demonstrează aceste corelații ca fiind descrise din cadre de referință diferite care nu sunt de acord cu privire la care măsurarea este o „cauză” față de un „efect”, așa cum este necesar pentru a fi în concordanță cu relativitatea specială.[29][30] Altfel spus, alegerea evenimentului care este cauza și a celui care este efectul nu este absolută, ci este relativă la observator. Descrierea unor astfel de inseparabilități cuantice nelocale poate fi descrisă într-un mod lipsit de retrocauzalitate dacă sunt luate în considerare stările sistemului.[31]

Tahioni

Ipoteticele particule superluminale numite tahioni au o traiectorie asemănătoare cu cea spațială și, prin urmare, pot părea că se deplasează înapoi în timp, conform unui observator aflat într-un cadru de referință convențional. În ciuda descrierii frecvente în science-fiction ca metodă de a trimite mesaje înapoi în timp, tahionii ipotetici nu interacționează cu materia tardionică normală într-un mod care ar încălca cauzalitatea standard. Mai exact, principiul reinterpretării lui Feinberg înseamnă că materia obișnuită nu poate fi folosită pentru a face un detector de tahioni capabil să primească informații.[32]

Parapsihologie

Se susține că retrocauzalitatea apare în unele fenomene psihice, cum ar fi precogniția. Cartea lui J.W. Dunne⁠(d) din 1927, An Experiment with Time, a studiat visele precognitive și a devenit un clasic definitiv.[33] Parapsihologul J.B. Rhine⁠(d) și colegii săi au făcut investigații intensive la mijlocul secolului XX. Succesorul său, Helmut Schmidt, a prezentat justificări de mecanică cuantică pentru retrocauzalitate, afirmând în cele din urmă că experimentele au demonstrat capacitatea de a manipula descompunerea radioactivă prin psihocinezie retrocauzală.[34][35] Astfel de rezultate și teoriile care stau la baza lor au fost respinse de comunitatea științifică tradițională și sunt acceptate pe scară largă ca fiind pseudoștiință, deși continuă să aibă un anumit sprijin din partea unor surse științifice marginale.[36][necesită pagina][37][38]

Eforturile de a asocia retrocauzalitatea cu vindecarea prin rugăciune au fost respinse în mod similar.[39][40]

Din 1994, psihologul Daryl J. Bem⁠(d) a susținut precogniția. Ulterior, el a arătat subiecților experimentali două seturi de perdele și i-a instruit să ghicească care dintre ele avea o imagine în spatele ei, dar nu a afișat imaginea din spatele perdelei decât după ce subiectul a ghicit. Unele rezultate au arătat o marjă mai mare de succes (p. 17) pentru un subset de imagini erotice, subiecții care s-au identificat ca fiind „în căutare de stimuli” în chestionarul de preselecție obținând scoruri și mai mari. Cu toate acestea, ca și predecesorii săi, metodologia sa a fost puternic criticată, iar rezultatele sale au fost respinse.[41]

Note

  1. ^ a b Faye, Jan (). „Backward Causation”. Stanford Encyclopedia of Philosophy. Accesat în . 
  2. ^ Barry, Patrick (septembrie 2006). „What's done is done…”. New Scientist. 191 (2571): 36–39. doi:10.1016/s0262-4079(06)60613-1. Accesat în . 
  3. ^ Sheehan, Daniel P. (). Frontiers of Time: Retrocausation - Experiment and Theory; San Diego, California, 20-22 June 2006. Melville, New York: American Institute of Physics. ISBN 978-0735403611. 
  4. ^ Beauchamp, Tom L.; Rosenberg, Alexander (). Hume and the Problem of Causation. New York: Oxford University Press. ISBN 9780195202366. 
  5. ^ Shinya Moriyama, "Prajñākaragupta: Buddhist Epistemology as the Path to the Wisdom of Non-Duality", in Edelglass (ed) et al. The Routledge Handbook of Indian Buddhist Philosophy (Routledge Handbooks in Philosophy), pp. 528-539. Routledge (2022).
  6. ^ a b Dummett, A. E.; Flew, A. (). „Symposium: "Can An Effect Precede Its Cause?"”. Aristotelian Society Supplementary Volume. 28 (1): 27–62. doi:10.1093/aristoteliansupp/28.1.27. 
  7. ^ Black, Max (ianuarie 1956). „Why Cannot an Effect Precede Its Cause?”. Analysis. 16 (3): 49–58. doi:10.2307/3326929. JSTOR 3326929. 
  8. ^ Ellis, Brian (). The Philosophy of Nature: A Guide to the New Essentialism. Montréal: McGill-Queen's University Press. ISBN 9780773524743. 
  9. ^ Beebee, Helen (). Hume on Causation. London: Routledge. ISBN 9780415243391. 
  10. ^ a b Price, Huw (). Time's Arrow & Archimedes' Point: New Directions for the Physics of Time (ed. 1st). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0195117981. 
  11. ^ Cramer, John G. (). „Generalized absorber theory and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox”. Physical Review D (în engleză). 22 (2): 362–376. Bibcode:1980PhRvD..22..362C. doi:10.1103/PhysRevD.22.362. ISSN 0556-2821. 
  12. ^ Krasnikov, S. V. (). „Causality violation and paradoxes”. Physical Review D. 55 (6): 3427–3430. Bibcode:1997PhRvD..55.3427K. doi:10.1103/PhysRevD.55.3427. 
  13. ^ Earman, John; Smeenk, Christopher; Wüthrich, Christian (). „Do the laws of physics forbid the operation of time machines?”. Synthese. 169 (1): 91–124. doi:10.1007/s11229-008-9338-2. ISSN 0039-7857. 
  14. ^ Faye, Jan (). Logic and Causal Reasoning. Berlin: Akad.-Verl. ISBN 978-3050025995. 
  15. ^ Elitzur, A.; Dolev, S.; Kolenda, N. (). Quo Vadis Quantum Mechanics?. Berlin: Springer. ISBN 978-3540221883. 
  16. ^ J. G. Cramer (aprilie 2014), „Status of Nonlocal Quantum Communication Test” (PDF), UW CENPA Annual Report 2013-14, Article 7.1, accesat în  
  17. ^ Thorne, Kip S. (). Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy. New York: W.W. Norton⁠(d). ISBN 978-0393312768. 
  18. ^ Gott, John Richard (). Time Travel in Einstein's Universe: The Physical Possibilities of Travel Through Time (ed. 1st). Boston: Mariner Books. ISBN 978-0618257355. 
  19. ^ Hawking, S. W. (). „Chronology protection conjecture”. Physical Review D. 46 (2): 603–611. Bibcode:1992PhRvD..46..603H. doi:10.1103/PhysRevD.46.603. PMID 10014972. 
  20. ^ a b Wheeler, John Archibald; Feynman, Richard Phillips (). „Interaction with the Absorber as the Mechanism of Radiation” (PDF). Reviews of Modern Physics. 17 (2–3): 157–181. Bibcode:1945RvMP...17..157W. doi:10.1103/RevModPhys.17.157. 
  21. ^ Feynman, R. P. (). „The Theory of Positrons”. Physical Review. 76 (6): 749–759. Bibcode:1949PhRv...76..749F. doi:10.1103/PhysRev.76.749. 
  22. ^ Griffiths, D.J. (). Introduction to Elementary Particles (ed. 2nd). John Wiley & Sons. p. 61,70–71. ISBN 978-3-527-40601-2. 
  23. ^ Nambu, Y. (). „The Use of the Proper Time in Quantum Electrodynamics I”. Progress of Theoretical Physics. 5 (1): 82–94. Bibcode:1950PThPh...5...82N. doi:10.1143/ptp/5.1.82. 
  24. ^ Villata, M. (). „Reply to "Comment to a paper of M. Villata on antigravity"”. Astrophysics and Space Science. 337 (1): 15–17. Bibcode:2012Ap&SS.337...15V. doi:10.1007/s10509-011-0940-2. 
  25. ^ Watanabe, Satosi (). „Symmetry of physical laws. Part III. Prediction and retrodiction”. Reviews of Modern Physics. 27 (2): 179–186. Bibcode:1955RvMP...27..179W. doi:10.1103/RevModPhys.27.179. 
  26. ^ Aharonov, Yakir; Lev Vaidman. „The Two-State Vector Formalism: An Updated Review” (PDF). Accesat în . 
  27. ^ Rave, M. J. (). „Interpreting Quantum Interference Using a Berry's Phase-like Quantity”. Foundations of Physics. 38 (12): 1073–1081. Bibcode:2008FoPh...38.1073R. doi:10.1007/s10701-008-9252-y. 
  28. ^ Wharton, William R. „Backward Causation and the EPR Paradox”.  |arxiv= necesar (ajutor)
  29. ^ Costa de Beauregard, Olivier (). „Time Symmetry and the Einstein Paradox” (PDF). Il Nuovo Cimento (42B). 
  30. ^ David Ellerman (). „A Common Fallacy in Quantum Mechanics: Why Delayed Choice Experiments do NOT imply Retrocausality”. Arhivat din original la . Accesat în . 
  31. ^ Rubin, Mark A. (). „Locality in the Everett Interpretation of Heisenberg-Picture Quantum Mechanics”. Foundations of Physics Letters. 14 (2001): 301–322. Bibcode:2001quant.ph..3079R. doi:10.1023/A:1012357515678. 
  32. ^ Feinberg, G. (). „Possibility of Faster-Than-Light Particles”. Physical Review. 159 (5): 1089–1105. Bibcode:1967PhRv..159.1089F. doi:10.1103/PhysRev.159.1089. 
  33. ^ John Gribbin; Book Review of "An Experiment with Time", New Scientist, 27 Aug 1981, 548.
  34. ^ Schmidt, Helmut (iunie 1978). „Can an effect precede its cause? A model of a noncausal world”. Foundations of Physics. 8 (5–6): 463–480. Bibcode:1978FoPh....8..463S. doi:10.1007/BF00708576. 
  35. ^ Schmidt, Helmut (iunie 1982). „Collapse of the state vector and psychokinetic effect”. Foundations of Physics. 12 (6): 565–581. Bibcode:1982FoPh...12..565S. doi:10.1007/bf00731929. 
  36. ^ Druckman, Daniel; Swets, John A. (). Enhancing Human Performance: Issues, Theories, and Techniques. Washington, D.C.: National Academy Press. ISBN 9780309037921. 
  37. ^ Stenger, Victor J. (). Physics and Psychics: The Search for a World Beyond the Senses. Buffalo, New York: Prometheus Books. ISBN 9780879755751. 
  38. ^ Shoup, Richard (). „Anomalies and constraints: can clairvoyance, precognition, and psychokinesis be accommodated with known physics?”. Journal of Scientific Exploration. 16. 
  39. ^ Leibovici, L. (). „Effects of remote, retroactive intercessory prayer on outcomes in patients with bloodstream infection: randomised controlled trial”. British Medical Journal. 323 (7327): 1450–1. doi:10.1136/bmj.323.7327.1450. PMC 61047 Accesibil gratuit. PMID 11751349. 
  40. ^ Bishop, J. P (). „Retroactive prayer: lots of history, not much mystery, and no science”. BMJ. 329 (7480): 1444–1446. doi:10.1136/bmj.329.7480.1444. PMC 535973 Accesibil gratuit. PMID 15604179. 
  41. ^ LeBel, Etienne P.; Peters, Kurt R. (ianuarie 2011). „Fearing the future of empirical psychology: Bem's (2011) evidence of psi as a case study of deficiencies in modal research practice” (PDF). Review of General Psychology. 15 (4): 371–379. doi:10.1037/a0025172. Accesat în . 

Vezi și