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, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.