Պատճառականության սկզբունք

Պատճառականության սկզբունք, ֆիզիկայի ամենաընդհանուր սկզբունքներից^[1], որը հաստատում է իրադարձությունների՝ միմյանց վրա ազդելու թույլատրելի սահմանները^[1]։

Այս պնդումը դասական ֆիզիկայում նշանակում է, որ ${\displaystyle t,\ }$ պահին տեղի ունեցող ցանկացած ${\displaystyle A(t)}$ պատահար կարող է ազդել ${\displaystyle t'}$ պահին տեղի ունեցող ${\displaystyle B(t')}$ պատահարի վրա միայն եթե տեղի ունի

${\displaystyle t'-t>0}$

պայմանը։ Այսպիսով դասական ֆիզիկան թույլ է տալիս փոխազդեցությունների հաղորդման կամայական մեծ արագություն։

Եթե հաշվի առնենք ռելյատիվիստական էֆեկտները, պատճառականության սկզբունքը պետք է ձևափոխվի, քանի որ ժամանակը դառնում է հարաբերական՝ իրադարձությունների փոխադարձ տեղադրությունը ժամանակի մեջ կարող է կախված լինել հաշվարկման համակարգի ընտրությունից։ Հարաբերականության հատուկ տեսության մեջ պատճառականության սկզբունքը պնդում է, որ տարածաժամանակի ${\displaystyle (t,\mathbf {r} )}$ կետում տեղի ունեցող ցանկացած ${\displaystyle A(t,\mathbf {r} )}$ պատահար կարող է ազդել տարածաժամանակի ${\displaystyle (t',\mathbf {r'} )}$ կետում տեղի ունեցող ${\displaystyle B(t',\mathbf {r'} )}$ պատահարի վրա միայն

${\displaystyle t'-t>0\ }$ և ${\displaystyle c^{2}(t-t')^{2}-(\mathbf {r} -\mathbf {r'} )^{2}>0}$

պայմանի դեպքում, որտեղ с-ն, փոխազեցությունների տարածման սահմանային արագությունն է, որն ըստ ժամանակակից պատկերացումների, լույսի արագությունն է վակուումում։ Այլ կերպ ասած, ինտերվալը A և B իրադարձությունների միջև պետք է ժամանականման լինի (ցանկացած հաշվարկման համակարգում A իրադարձությունը նախորդում է B իրադարձությանը)։ Այսպիսով, B իրադարձությունը պատճառականորեն կապված է A իրադարձության հետ (նրա հետևանքն է), եթե միայն այն գտնվում է A իրադարձությունը որպես գագաթ ունեցող լուսային կոնի բացարձակ ապագա իրադարձությունների տիրույթում։ Պատճառականության սկզբունքի այսպիսի սահմանումը առանց փոփոխությունների անցնում է հարաբերականության ընդհանուր տեսութան մեջ։ Եթե երկու A և В իրադարձությունները բաժանված են տարածանման ինտերվալով (այսինքն նրանցից ոչ մեկը չի գտնվում մյուս իրադարձությունը գագաթ ունեցող լուսային կոնի ներսում), ապա նրանց հաջորդականությունը հաշվարկման համակարգի պարզ ընտրությամբ կարող է փոխվել հակառակի. եթե մի հաշվարկման համակարգում ${\displaystyle t_{A}<t_{B}}$, ապա մյուսում կարող է ${\displaystyle t_{A}>t_{B}}$։ Սա չի հակասում պատճառականության սկզբունքին, քանի որ այդ իրադարձություններից ոչ մեկը չի կարող ազդել մյուսի վրա։

Քվանտային տեսության մեջ պատճառականության սկզբունքը արտահայտվում է որպես տարածանման ինտերվալներով բաժանված կետերում չափման արդյունքների հարաբերակցության (կոռելյացիա) բացակայություն։ Սովորական մեկնաբանությամբ դա պայման է դնում քվանտացված դաշտերի օպերատորների վրա. այդ կետերի համար նրանք փոխատեղվում են (կոմուտացվում են), այսպիսով, նրանցից կախված ֆիզիկական մեծությունները կարող են չափվել միաժամանակ՝ առանց փոխադարձ խոտորումների։ Ցրման մատրիցների տեսության մեջ մենք գործ չունենք անվերջ հեռավոր անցյալից մինչև անվերջ հեռավոր ապագա չափելի մեծությունների հետ, այնպես որ պատճառականության սկզբունքի ձևակերպումը ավելի բարդ է և արտահայտվում է Բոգոլյուբովի միկրոպատճառականության պայմանով։

Քվանտային գրավիտացիայի տեսություններից մեկում՝ պատճառականային դինամիկ եռանկյունավորման մեջ պատճառականության սկզբունքը տարրական սիմպլեքսների համալուծության վրա դրվող պայմաններից մեկն է, և հենց դրա շնորհիվ մակրոսկոպիկ մասշտաբներում տարածաժամանակը քառաչափ է դառնում։

Կարևոր է նշել, որ նույնիսկ մի B իրադարձության վրա մեկ ուրիշ A իրադարձության պատճառական ազդեցության բացակայության դեպքում այդ երկու իրադարձությունները կարող են լինել հարաբերակցված պատճառական իրադարձությունների երրորդ C իրադարձության համար, ոչը գտնվում է А-ի և B-ի բացարձակ անցյալի հատման տիրույթում. այս դեպքում СА և СВ ինտերվալները ժամանականման են, АВ-ն՝ տարածանման։ Այսպես, էլեկտրամագնիսական ալիքի փուլային արագությունը կարող է գերազանցել վակուումում լույսի արագությանը, ինչի արդյունքում դաշտի տատանումները տարածանման ինտերվալներով բաժանված տարածաժամանակի կետերում հարաբերակցված են լինում։ Քվանտային մեխանիկայում տարածանման ինտերվալով բաժանված քվանտային համակարգերի վիճակները նույնպես պարտադիր չէ լինեն անկախ (տես Էյնշտեյն-Պոդոլսկի-Ռոզենի պարադոքսը)։ Սակայն այս օրինակները չեն հակասում պատճառականության սկզբունքին, քանի որ նման էֆեկտները անհնար է կիրառել փոխազդեցությունների գերլուսային հաղորդման համար։ Կարելի է ասել, որ պատճառականության սկզբունքը արգելում է տեղեկություն հաղորդել գերլուսային արագությամբ։

Պատճառականության սկզբունքը էմպիրիկորեն սահմանված սկզբունք է, որի ունիվերսալությունը մինչ օրս անհերքելի է^[1]։