Αιτιακές διαδικασίες και τοπικότητα στην κλασική και στην κβαντική φυσική

Abstract

In this work we try to study theories of causation based upon causal processes and causal interactions in the context of classical and quantum physics. Our central aim is to find out whether such causal theories are compatible with the world picture suggested by contemporary theories of physics. In the first part, we review, compare and try to place among more general taxonomical schemes, the causal theories by Russell (the causal lines approach), Reichenbach (mark method, probabilistic causality and the principle of common cause), Salmon (mark method, structure, invariant and conserved quantities approaches) and Dowe (conserved quantity theory). In the second part of the work, we deal with some problems that process theories of causation face whenever one tries to define, rigorously, causal concepts (e.g. “causal process” or “conjunctive common cause”) in the context of classical relativistic physical theories (van Dam – Wigner particle theory, the free Klein‐Gordon field, classical electromagnetic theory) as well as quantum theories (algebraic relativistic quantum field theory). In this vein, special attention has been given to the locality problem in physical theories as it emerges from the structure of local classical the quantum theories (semantic locality), the relation between global and local conditions for physical systems (global and local determinism) as well as the problem of action at a distance, which is of central importance for the theories of causation under examination (Bell’s inequalities, EPR paradox, Reeh‐Schlieder theorem and local independence conditions). We argue for three different theses: first, there are physical theories in the context of which it is impossible even to formulate the necessary physical hypotheses that allow us to define basic causal concepts and causal principles; second, there are physical theories which allow us to formulate these hypotheses only ad hoc; finally, in some cases it is necessary to revise basic causal principles and concepts bequeathed by the philosophical tradition.

Στην εργασία επιχειρείται η μελέτη των αιτιακών θεωριών που θεμελιώνονται σε αιτιακές διαδικασίες και σε αιτιακές αλληλεπιδράσεις στο πλαίσιο θεωριών της κλασικής και της κβαντικής φυσικής. Κεντρικός στόχος είναι η εξέταση της συμβατότητας αυτών των προσεγγίσεων της αιτιότητας με την εικόνα του κόσμου όπως προκύπτει μέσα από σύγχρονες φυσικές θεωρίες. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, που περιλαμβάνει τα πέντε πρώτα κεφάλαια, ανασυγκροτούνται, συγκρίνονται και εντάσσονται στο πλαίσιο ευρύτερων ταξινομήσεων για την αιτιότητα, οι αιτιακές θεωρίες των Russell (θεωρία των αιτιακών γραμμών), Reichenbach (μέθοδος του ίχνους, πιθανοκρατική προσέγγιση και αρχή του κοινού αιτίου), Salmon (μέθοδος του ίχνους, δομή, αναλλοίωτες και διατηρήσιμες ποσότητες) και Dowe (θεωρία των διατηρήσιμων ποσοτήτων). Στο δεύτερο μέρος της εργασίας εξετάζονται τα προβλήματα που προκύπτουν για τις θεωρίες αιτιακών διαδικασιών και αλληλεπιδράσεων όταν επιχειρούμε με αυστηρό τρόπο να θεμελιώσουμε βασικές αιτιακές έννοιες, όπως είναι η έννοια της αιτιακής διαδικασίας και του συζευκτικού κοινού αιτίου, στο πλαίσιο σχετικιστικών κλασικών φυσικών θεωριών (σωματιδιακή θεωρία των van Dam και Wigner, θεωρία ελεύθερου πεδίου Klein‐Gordon, κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία) και θεωριών της κβαντικής φυσικής (αλγεβρική σχετικιστική κβαντική θεωρία πεδίων). Σε αυτό το πλαίσιο αναδεικνύεται το ζήτημα της τοπικότητας στις φυσικές θεωρίες, όπως αυτό αναδύεται στη θεμελίωση τοπικών κλασικών και κβαντικών θεωριών (σημασιολογική τοπικότητα), στη σχέση ανάμεσα σε καθολικές και σε τοπικές συνθήκες που ισχύουν για τα φυσικά συστήματα (τοπική και καθολική αιτιοκρατία) καθώς και στο κεντρικό (για τις υπό συζήτηση αιτιακές θεωρίες) ζήτημα της δράσης εξ επαφής (ανισότητες Bell, παράδοξο EPR, θεώρημα Reeh‐Schlieder και συνθήκες τοπικής ανεξαρτησίας). Αναπτύσσονται επιχειρήματα που στηρίζουν τρεις γενικές θέσεις. Πρώτον, σε ορισμένες φυσικές θεωρίες είναι αδύνατο να διατυπωθούν οι αναγκαίες φυσικές υποθέσεις που επιτρέπουν τον ορισμό βασικών αιτιακών εννοιών και αρχών. Δεύτερον, άλλες φυσικές θεωρίες, μολονότι επιτρέπουν τη διατύπωση των κατάλληλων υποθέσεων, αυτή τίθεται μόνον ad hoc. Και, τέλος, σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτείται η αναθεώρηση βασικών αιτιακών αρχών και εννοιών που μας έχει κληροδοτήσει η σύγχρονη φιλοσοφική παράδοση.