8. Проблема времени и причинности кибернетике и информатике.

В классических механических системах время обратимо. Если просматривать любое явление в такой системе в обратную сторону получится вполне адекватное с точки зрения здравого смысла и математики новое явление.Естественно, такая обратимость времени верна только для узкого класса систем.

Пример элемента логического ИЛИ = дизъюнкция как системы. По выходу (1 бит) мы не сможет восстановить вход (2 бита). Обратной дороги нет, точнее, она не однозначна. Кибернетика рассматривает достаточно широкий класс систем, в котором надежды на обратимость времени нет.

Одним из наиболее фундаментальных свойств времени в естественнонаучной картине мира является его необратимость, то есть принципиальное различие между прошлым и будущим. Этим временная координата отличается от пространственных измерений. Трудность проблемы необратимости времени для современной науки связана с тем обстоятельством, что почти все фундаментальные физические законы являются обратимыми.

Слово почти означает очень небольшое нарушение обратимости времени для некоторых процессов, обусловленных так называемым слабым взаимодействием элементарных частиц, которое может нарушать зарядовую и временную (СР и Т) инвариантность. Эта необратимость, по-видимому, играла важную роль на ранних этапах эволюции нашей Вселенной, то есть в эпоху, близкую к Большому Взрыву. Согласно идее А. Сахарова, именно эта необратимость, в конечном счете, ответственна за преобладание в нашей Вселенной вещества над антивеществом. Тем не менее, согласно естественнонаучной картине мира, в современной Вселенной почти все определяется электромагнитными и гравитационными взаимодействиями, а их законы полностью обратимы. Это резко противоречит необратимости почти всех процессов, протекающих в реальном мире на макроуровне (например, переход механической энергии в тепло при трении, денатурация белка при нагревании, расширение газа в пустоту, и т. д.). Существование таких процессов постулируется одним из наиболее надежно экспериментально подтвержденных законов природы - вторым началом термодинамики. Согласно формулировке этого закона, предложенной Р.Клаузиусом, можно ввести некоторую функцию состояния системы, называемую энтропией. При некоторых (очень немногих) процессах энтропия сохраняется; такие процессы в принципе обратимы. Практически при всех реальных процессах энтропия возрастает; процессы с убыванием энтропии невозможны.

Причинность вообще

В общем случае принцип причинности выглядит так: "причина всегда предшествует следствию", если быть точным - с корректировкой на скорость света, чтобы избежать сверхсветовой передачи информации.

Причинность в философии

Причинность - обозначение положения вещей, в котором положение вещей А временно предшествующее положению вещей Б, позволяет их связать как причину и следствие.

Понятие причинности применимо также к любой основанной на непротиворечивой системе аксиом системе в том смысле, что всякая, возникающая из взаимодействия между аксиомами сущность, обусловленная наличием и устройством этих аксиом.

Идеальный мир (математика, например) не имеет времени (порядка становления) и поэтому здесь некая особая форма причинности, где причина и следствие не разделены временем.

Причинность в кибернетике

Проблема причинности для кибернетических систем заключается в том, что в отличие от стандартных механических систем, мы не можем по текущему состоянию однозначно восстановить состояние системы в любой момент в будущем (равно как и в прошлом), что возможно (при наличии достаточных вычислительных мощностей) для механической (Ньютоновской) системы

Это достаточно очевидно, поскольку в случае кибернетики мы рассматриваем гораздо больший класс систем. В случае детерминированных систем (например, систем подчиняющихся законам Ньютоновской механики) любой процесс можно обратить и более того, зная полное состояние системы в некоторый момент времени можно получить ее состояние в любой момент в прошлом или будущем, то есть построить причинный ряд (или следственный ряд).

Особенности кибернетических систем

В кибернетике речь идет о стохастических системах, следовательно, поведение системы имеет некое случайное распределение по исходам в каждом из своих состояний. Понятно, что в этом случае речь об обращении поведения системы не идет. Кибернетические системы могут содержать элементы нестандартные для механических систем, например элемент "logic or". Если мы рассмотрим систему, состояние которой определяется как state(n+1) = state(n) or state(n-1), то, зная лишь state(n)‚ мы не сможем сказать, какое у системы будет состояние. В общей задаче нам недоступны знания о внешнем мире.

Вывод Вопрос "Что является причиной для текущего состояния системы?“ не имеет ответа (однозначного ответа).