27、因果律的起源（1/1）

科学的逻辑27、因果律的起源：准备有声小说在线收听

当拉普拉斯发表他的《天体力学》的时候，应该就是因果律最深入人心的时候。在此之前，人们谈论因果的时候，或多或少会在寻找原因和结果的联系时误入歧途。经典力学最早给人的印象就是万事万物遵循严格的因果律，给定一个系统的初始状态和微分方程组，就可以预言此后任意时刻的状态，也可以反推历史上任意时刻的状态。显然，这样严格的因果律在后来混沌理论及量子论的观点看是不正确的。即使世界满足严格的经典方程，绝大多数物理系统也无法精确预言，因为非线性方程组大都对初始条件极为敏感，使这样的预言变得几乎不可能。而量子论眼中的世界遵循两套完全不同的过程，即U过程和R过程，U过程就是未经测量的过程，是经典的、确定的，其演化方程满足严格的因果律；R过程，也就是测量过程则是随机的、不可逆的、消除相干性及非定域的。混沌现象及量子R过程的参与给经典因果律蒙上了一层神秘的面纱，使决定论和概率论之间的关系变得不那么严格对立，而是更加微妙起来。

抛开日常生活中的因果，从物理的角度去寻找因果律的起源，发现它实际上源于物质的演化过程，在演化中，不同时刻的系统处在不同的状态，因此可以将这些状态按照时间顺序进行排序，排在前面的是因，而后面的是果。在不考虑混沌和量子R过程的某些情形中，这种说法是可信的，然而这样一来，因果之间的联系则太宽泛了，很难把握其中的关键因素，而且有时候我们的某些因果联系不一定与时间有关，而仅仅取决于我们的思维顺序，就像我们的记忆，可能会先回忆到小时候的事然后想到大学里的某件事，也可能反过来。例如，我们发现，冬天的星空会出现猎户座，而且白天的正午太阳高度角偏小，因此有人说，冬天到来是因为正午太阳高度角小，有人说，冬天到来是因为夜空出现猎户座，显然这两种说法第一种更可信，它把握住了冬天的关键因素。所以，经典力学中，时间次序中的因果很多时候是一种因果关联，我们仍然需要在两个不同时间点的状态中通过其它方式寻找它们的关键因果联系，并忽略掉大量几乎无关的细枝末节。而这种“其它方式”一般是一种逻辑上自洽的知识体系。一种方法是奥卡姆剃刀，当同一种结果有两种以上的解释时，我们倾向于接受那种假设较少的方式，托勒密的地心说和哥白尼日心说模型都可以解释大量现象，但托勒密的理论冗长复杂，需要很多诸如本轮、均轮之类的额外概念，因此当出现新的选择时，它被剃掉了；另一种方式是将奥卡姆剃刀反过来，当一种原因可以解释大量现象时，我们也倾向于接受这种图像，地球以一定的黄赤交角围绕太阳转动的图像简洁明了，可以解释大量的自然现象，因此它是很多自然现象的共同原因。

判断事物因果的前提是时间要有方向，我们知道，时间的方向取决于熵，就像水往低处流一样，熵总是往高处走，这就决定了我们每个人在历史的洪流中，总是被熵流推动着流向相同的方向，不同时间点之间也因此可以进行排序，事物也就拥有了因果。广义上的因果只与时间次序有关，昨天的任何事物都可以看作今天发生某件事的一小部分原因，但是显然，昨天的绝大部分事件与今天的某件事几乎无关，例如今天发下成绩考了59分，大概只和昨天的考试有关，而几乎与昨天天狼星的位置无关。本来有了一个好的理论可以让人们心安理得的过日子，但量子总是喜欢出来捣乱。惠勒的延迟选择实验又给因果蒙上了一层阴影，现在发生的结果不仅与过去有关，还可能与未来的操作有关，在双缝干涉实验中，电子是通过单缝还是同时通过双缝可以等电子实际已经通过缝隙之后再来决定。量子论的费曼公设也是异曲同工，一个粒子从A点到达B点，B点的概率幅不仅仅取决于A和B之间所有的经典轨道，还与A和B之间过去、现在和未来所有可能的轨道有关，因此，未来决定现在甚至决定过去也不是不可能的。

从以上的讨论可以认识到，因果的概念尽管很有用，但目前还仅仅是停留在经验的层次上，为什么是A导致了B？这只是因为我们通过经验发现，发生了A之后，总是会发生B，它们之间的严格的因果联系没有那么直接和绝对，同一个原因可能会有不同的结果，同一个结果也可能有不同的原因，时间次序与我们的思维逻辑次序可能相同，也可能不同，结果可以在原因之后，也可能在原因之前，所有这一切都给因果律的概念引进了混乱，使得这个原本清晰有用的经典概念变得模糊起来。我们可以隐约感觉到，因果律这一概念或许被夸大了，从而将许多仅仅是一同出现，而彼此并没有什么联系的事物之间强加上了因果联系。事物之间的因果链条有时候并没有看上去那么明显，在复杂系统中寻找因果联系必定会遇到重重困难，因为事物的复杂性往往会掩盖它们之间的因果联系，使我们只能获得一些模糊的经验规则。在复杂事物，尤其是人组成的社会体系中，事物的因果关系千头万绪、支离破碎，经常使我们千辛万苦总结出的经验规则出错，显现出一个又一个反例。或许世界由过去走向现在再走向未来的这种图像深深的植根于我们的头脑中，从而产生了根深蒂固的因果律，但是，自然界中可能会存在某种超出了因果律的基本原理在起作用，就像玻尔的互补原理。也许面对自然界，正如玻尔所说，我们不应该纠结于自然界到底有什么，而是应该去问对于自然界我们可以说什么。