SPÓR O PRZYCZYNOWĄ STRUKTURĘ CZASU

Jednym z najbardziej znanych stanowisk w sporze o naturę czasu jest teoria kauzalna, zgodnie z którą czas sprowadza się do związków przyczynowo-skutkowych pomiędzy następującymi po sobie zdarzeniami. Niniejsza książka przedstawia historię tej koncepcji. Autor śledzi losy przyczynowej teorii czasu w jej pierwszych, filozoficznych sformułowaniach, a następnie dokonuje jej oceny z punktu widzenia współczesnej nauki.
W przeprowadzonych analizach szczególne miejsce zarezerwowano dla poglądów polskiego filozofa, Henryka Mehlberga (1904-1979), który nadał kauzalnej teorii czasu postać systemu aksjomatycznego."

WSTĘP
Rozdział I
HISTORIA KAUZALNEJ TEORII CZASU
G.W. Leibniz: początki teorii kauzalnej
Teoria relacyjna
Teoria kauzalna
Krytyka i ocena koncepcji
I. Kant: pierwsze trudności teorii kauzalnej
Czas jako kategoria aprioryczna
Kauzalna teoria jednoczesności
Kauzalna teoria następstwa
Analiza krytycznych argumentów Schopenhauera
G. Lechalas: przyczynowość a fizyczny determinizm
Zasada determinizmu definiująca temporalny porządek
Fizyczna odwracalność
Psychofizjologiczna odwracalność
H. Reichenbach: przyczynowość w teorii względności
Metoda odbicia radarowego i zasada zaznaczania
Analiza i krytyka teorii kauzalnej
Teoria kauzalno – statystyczna
B. Russell: kauzalna teoria trwania
Analiza logiczna temporalnej relacji trwania
Kauzalna definicja trwania
Krytyka teorii
Rozdział II
WCZESNE AKSJOMATYZACJE TEORII CZASU
Ogólna charakterystyka metody aksjomatycznej
Teoria naukowa jako sformalizowany system aksjomatyczny
Zalety i ograniczenia metody aksjomatycznej
System Alfreda A. Robba
Porządek stożkowy
Aksjomaty i ich interpretacja
System Rudolfa Carnapa
Topologia czasoprzestrzeni
Trzy formy systemu aksjomatycznego
Relacja czasu do przyczynowości w systemach aksjomatycznych
Rozdział III
AKSJOMATYCZNY SYSTEM MEHLBERGA
Natura relacji kauzalnej
Metoda kauzalnego rozkładu
Symetryczna kauzalność
Podstawowe pojęcia i definicje
Zdarzenie
Koincydencja
Porządek czasoprzestrzenny
Jednoczesność
Następstwo
Przestrzenna koincydencja i kongruencja
Aksjomaty systemu i ich interpretacja
Geometryczna struktura czasoprzestrzeni
Metryka czasu
Układy odniesienia i układy współrzędnych
Układy inercjalne
Optyczne kryteria jednoczesności
Rozdział IV
KAUZALNA TEORIA CZASU Z PERSPEKTYWY GLOBALNYCH METOD KOSMOLOGII
Nowe problemy kosmologii relatywistycznej
Anomalie przyczynowe
Ewolucja metod matematycznych
Globalne metody badania czasoprzestrzeni
Struktura czasoprzestrzeni w opisie lokalnym i globalnym
Istota metody globalnej i zakres jej stosowalności
Kauzalna struktura czasoprzestrzeni
Podstawowe własności struktury kauzalnej
Hierarchia warunków przyczynowych
Istnienie czasu globalnego
Nowe aksjomatyzacje relatywistycznej teorii czasoprzestrzeni
ZAKOŃCZENIE
PUBLIKACJE HENRYKA MEHLBERGA
BIBLIOGRAFIA

HISTORIA KAUZALNEJ TEORII CZASU

Cała nowożytna dyskusja na temat natury czasu uwikłana jest w zagadnienie wzajemnej relacji pomiędzy czasem i przyczynowością. Od pierwszej wymiany argumentów pomiędzy Newtonem i Leibnizem aż po dzień dzisiejszy zagadnienie to jest jednym z najistotniejszych i najczęściej dyskutowanych problemów związanych z czasem fizycznym. W dyskusji tej – po stronie zwolenników kauzalnej teorii czasu – występuje również Mehlberg, który formułuje własne argumenty w oparciu o analizę koncepcji swoich poprzedników. Teorii Mehlberga nie da się w pełni zrozumieć bez odniesienia do takich postaci, jak: Leibniz, Kant, Lechalas, Robb, Carnap, Reichenbach i Russell. Z tego powodu w niniejszym rozdziale zaprezentowana zostanie historyczna ewolucja kauzalnej teorii czasu; nie będzie to jednakże pełna i dokładna analiza dzieł poszczególnych autorów, ale raczej rekonstrukcja ich poglądów, dokonywana w oparciu o przeprowadzaną przez Mehlberga krytykę odnośnych teorii. Taki a nie inny charakter opracowania spowoduje, że zachowane zostanie kryterium doboru autorów, którym kierował się w swoich analizach Mehlberg; również argumenty za słusznością kauzalnej teorii czasu ograniczone zostaną do tych, które są omawiane na kartach Time, Causality and the Quantum Theory. Szczególny akcent zostanie położony na te aspekty zagadnienia, które bezpośrednio wpłynęły na kształt kauzalnej teorii czasu Mehlberga

G.W. Leibniz: początki teorii kauzalnej

Teoria relacyjna
Kauzalna teoria czasu sięga swoimi korzeniami do początków XVIII wieku, kiedy to miała miejsce słynna dyskusja pomiędzy Izaakiem Newtonem, opowiadającym się za substancjalną koncepcją czasu oraz Gottfriedem W. Leibnizem (1646-1716), który był zwolennikiem teorii relacyjnej. Newton przypisał czasowi fizycznemu status rzeczy: czas – zgodnie z jego doktryną – istnieje obiektywnie i niezależnie od tego, czy mają "w nim" miejsce jakiekolwiek zdarzenia oraz czy znajdują się "w nim" jakiekolwiek przedmioty. Leibniz uznał taką koncepcję za pozbawioną logicznego uzasadnienia. Według niego, nie można mówić o czasie bez odniesienia go do konkretnych zdarzeń. Czasu nie można doświadczać jako autonomicznego bytu "samego w sobie", doświadczenie czasu jest bowiem jedynie skutkiem świadomości procesów lub zdarzeń, które następują po sobie. Czas nie jest zatem niczym więcej, jak tylko zbiorem relacji porządkujących zdarzenia niejednoczesne. Jeśli nie ma zdarzeń, nie można mówić o relacjach, które zachodzą między zdarzeniami; a jeśli nie ma relacji, nie istnieje też i czas, który jest ich zbiorem.
Uzasadnieniem takiej koncepcji czasu jest filozofia Leibniza, budowana konsekwentnie na dwóch wielkich zasadach: zasadzie niesprzeczności oraz zasadzie racji dostatecznej . To właśnie druga z tych zasad każe szukać uzasadnienia, dlaczego określone zdarzenie ma zachodzić w danej chwili, a nie kiedykolwiek indziej. Jeżeli czas jest absolutny – jak chciał Newton – to chwile takiego czasu nie różnią się niczym między sobą i nie widać racji dostatecznej, dla której zdarzenia mają zachodzić w tych, a nie innych momentach. Taka racja pojawia się dopiero przy założeniu relatywnego charakteru czasu: umiejscowienie danego zdarzenia w czasie względem innych zdarzeń daje dostateczną rację temu, by przypisać poszczególnym zdarzeniom te, a nie inne chwile czasu. Oto kluczowy argument Leibniza przeciwko teorii Newtona:
„Przyjmując, że ktoś pyta, dlaczego Bóg nie stworzył wszystkiego raczej o rok wcześniej, oraz że ta sama osoba zechce stąd wnosić, iż uczynił coś, dla czego niepodobna znaleźć racji, dla jakiej uczynił właśnie tak a nie inaczej, należałoby mu odpowiedzieć, że jego wywód byłby słuszny, gdyby czas był czymś zewnętrznym wobec rzeczy czasowo trwających, jako że niepodobna znaleźć racji, dla jakiej rzeczy przy zachowaniu tego samego ich następstwa miałyby być połączone raczej z tymi chwilami niż z innymi”.
Jak widać, to właśnie zasada racji dostatecznej każe traktować czas jako zbiór relacji porządkującej zdarzenia następujące po sobie. Relacyjną naturę czasu i przestrzeni Leibniz ujmuje w następujący sposób:
„Co do mnie, niejednokrotnie podkreślałem, że mam przestrzeń za coś względnego, podobnie jak czas, mianowicie za porządek współistnienia rzeczy, podczas gdy czas stanowi porządek ich następstwa”.
Fizyczny świat Leibniza jest więc zbiorem "rzeczy" (zdarzeń), uporządkowanych poprzez dwie relacje: jedną jest relacja istniejąca pomiędzy zdarzeniami "współistniejącymi", a porządek wynikający z tej relacji nazywa się przestrzenią; drugą jest relacja istniejąca pomiędzy zdarzeniami "następczymi", a porządek wynikający z tej relacji nazywa się czasem. Pojęcie relacji porządkujących zbiór zdarzeń ma sens tylko wtedy, gdy istnieją same zdarzenia, dlatego przestrzeń i czas istniejące bez zdarzeń i niezależnie od nich są czymś logicznie sprzecznym, a więc nie mogą istnieć.
Mehlberg wskazuje na negatywny i pozytywny komponent relacyjnej teorii czasu Leibniza. Istotę pierwszego z nich stanowi zanegowanie substancjalnego charakteru czasu, będącego fundamentem koncepcji Newtona. Newton pojmował czas jako pewien rodzaj substancji pierwotnej względem zdarzeń, które mają w niej miejsce. Czas tworzy pewną całość, a jego podstawowe elementy – chwile – zajmują stałe, absolutnie ustalone i niezmienne pozycje. W tej koncepcji porządek zdarzeń jest wtórny względem porządku chwil, które "zajmują" dane zdarzenia: zdarzenie A poprzedza zdarzenie B, jeśli chwila "zajmowana" przez zdarzenie A jest wcześniejsza od "zajmowanej" przez zdarzenie B. Temporalne relacje nie zachodzą zatem bezpośrednio pomiędzy zdarzeniami, ale jedynie pomiędzy chwilami: jeśli życie Arystotelesa poprzedzało życie Newtona, to nie oznacza to, że między tymi zdarzeniami istnieje jakaś czasowa relacja, a jedynie, że chwile życia Arystotelesa były wcześniejsze od chwil życia Newtona. Jak widać, w doktrynie tej porządek chwil jest wcześniejszy i niezależny od porządku zdarzeń. Leibniz odrzucił tę koncepcję i przyjął, że relacje następstwa lub równoczesności zachodzą nie pomiędzy chwilami, ale bezpośrednio pomiędzy zdarzeniami. Jest tak dlatego, iż „zewnętrzne wobec rzeczy chwile nie są niczym i polegają wyłącznie na porządku następczym tych rzeczy”. Z tego powodu porządek chwil jest – zdaniem Leibniza – wyprowadzany z relacji czasowych pomiędzy zdarzeniami, a nie na odwrót.
Negatywny aspekt doktryny Leibniza polega zatem na uznaniu, że czas nie jest substancją; nie istnieje niezależnie od zdarzeń, a porządek chwil można wyprowadzić jedynie w oparciu o relacje, zachodzące pomiędzy zdarzeniami. Z kolei pozytywny komponent relacyjnej teorii czasu Mehlberg upatruje w tym, iż jest to teoria „relacyjna, ale nie relatywistyczna” . W teorii Leibniza istnieje bowiem – podobnie jak u Newtona – element absolutny ; nie jest nim jednak sam czas (jak w teorii substancjalnej), ale następczy porządek zdarzeń. W omawianej teorii jest to relacja fundamentalna i niezależna od układu odniesienia. Mehlberg podkreśla, że ten fakt decyduje o epistemologicznej wyższości teorii relacyjnej nad teorią substancjalną. Jest tak dlatego, że koncepcja Newtona zakłada istnienie dwóch podstawowych klas bytów, jakimi są chwile i zdarzenia; przy czym te drugie zawdzięczają swoje istnienie tym pierwszym. W teorii zaś Leibniza istnieje tylko jedna fundamentalna klasa bytów, jakimi są zdarzenia, których własności wystarczają do zdefiniowania chwil. Teoria relacyjna spełnia zatem metodologiczny postulat brzytwy Ockhama, co daje jej wyraźną przewagę nad teorią substancjalną.
Teoria Leibniza prowadzi do uzasadnionej wątpliwości co do tego, czy rozpatrywanie samych relacji pomiędzy zdarzeniami następującymi po sobie rzeczywiście uwalnia od pojęcia czasu absolutnego. Leibniz zastąpił relacje temporalne relacjami porządkującymi zdarzenia według kryterium: "wcześniej – później", jednakże relacje te same w sobie mogą mieć już temporalny charakter. Jeśli tak jest, to znaczy jeśli "wcześniej" i "później" oznacza jedynie względną pozycję na temporalnej skali, to zabieg taki oznacza powrót do newtonowskiego czasu absolutnego, bo w ten sposób niechciana koncepcja pojawia się na nowo w innej postaci. Potrzebne jest wyjaśnienie relacji "wcześniej" i "później", które nie wprowadza pojęcia czasu. Takie wyjaśnienie w pełni daje dopiero teoria kauzalna, w której naturę relacji temporalnych można wyjaśnić w kategoriach związków przyczynowo – skutkowych.
Aby ukazać przejście od relacyjnej do kauzalnej teorii czasu, Mehlberg podkreśla dynamizm leibnizowskiego świata, który jest złożony ze zdarzeń uporządkowanych relacjami czasowymi. W teorii Leibniza materia wypełnia świat w sposób ciągły, przez co każda substancja oddziałuje na każdą inną, a siły nieustannie działające w materii sprawiają ciągłe zmiany stanów całego wszechświata. Między tymi następczymi stanami wszechświata istnieje równowaga wyznaczona przez zasady zachowania rządzące mechaniką. Zawsze jednak poprzedzający stan wszechświata zawiera w sobie przyczynę stanu następującego:
„Teraźniejszość jest zawsze brzemienna przyszłością i (...) żadnego stanu nie da się w sposób naturalny inaczej wyjaśnić, jak tylko przez odwołanie się do stanu, który go bezpośrednio poprzedzał”.
Odwołując się do zasady racji dostatecznej można zatem następujące po sobie stany wszechświata ułożyć w pewien ciąg – w taki sposób, aby każdy poprzedni stan ciągu zawierał rację dostateczną stanu następującego po nim. W takim wypadku czasowe uporządkowanie będzie tożsame z uporządkowaniem kauzalnym. Oznacza to, iż w świecie rządzonym przez zasadę racji dostatecznej kauzalny porządek zdarzeń jest zgodny z temporalnym porządkiem ich następstwa.