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.
Д. А. Киржниц
|
|
 |
