Причинное рассуждение — это процесс выявления причинности : взаимосвязи между причиной и ее следствием . Изучение причинности простирается от античной философии до современной нейропсихологии ; можно показать, что предположения о природе причинности являются функциями предыдущего события, предшествующего более позднему. Первое известное протонаучное исследование причины и следствия было проведено в «Физике» Аристотеля . [1] Причинный вывод — пример причинного рассуждения.
Причинно-следственные связи можно понимать как передачу силы. [2] Если A вызывает B, то A должно передать силу (или причинную силу) B, что приводит к эффекту. Причинно-следственные связи предполагают изменение с течением времени; причина и эффект связаны во времени, и причина предшествует результату. [3]
Причинность также может быть выведена при отсутствии силы, что является менее типичным определением. [4] Причиной может быть удаление (или остановка), например, удаление опоры из конструкции, вызывающее обрушение, или отсутствие осадков, вызывающее увядание растений.
Люди могут рассуждать о многих темах (например, в социальных и контрфактуальных ситуациях и в экспериментальных науках) с помощью каузального понимания. [3] Понимание зависит от способности постигать причину и следствие. Люди должны быть способны рассуждать о причинах поведения других (понимать их намерения и действовать соответствующим образом) и понимать вероятные последствия своих собственных действий. Контрфактуальные аргументы представлены во многих ситуациях; люди предрасположены думать о том, «что могло бы быть», даже если этот аргумент не имеет никакого отношения к текущей ситуации.
Причинно-следственные связи определяют категории объектов. [5] Крылья являются признаком категории «птицы»; этот признак причинно связан с другим признаком категории — способностью летать. [5]
Традиционно исследования в области когнитивной психологии были сосредоточены на причинно-следственных связях, когда причина и следствие являются бинарными значениями; как причина, так и следствие присутствуют или отсутствуют. [6] [7] Также возможно, что и причина, и следствие принимают непрерывные значения. Например, поворот ручки громкости радиоприемника (как причина) увеличивает или уменьшает интенсивность звука (как следствие). В этих случаях связь между переменными причины и следствия напоминает математическую функцию, в которой изменение переменной причины изменяет значения переменной следствия. Человеческое обучение таким отношениям изучалось в области «функционального обучения». [8] [9] [10]
Тем не менее, хорошо известно, что физические приложения непрерывных математических моделей не являются буквально непрерывными на практике. [11] Ручка на радио не принимает несчетное бесконечное число возможных значений — она принимает конечное число возможных значений, полностью ограниченных механической, физической природой самой ручки. Не существует однозначного соответствия между непрерывной математикой, используемой для инженерных приложений, и физическим продуктом(ами), производимым инженерией. Действительно, это важная проблема в философии математики . [12] [13] Один из возможных ответов на этот открытый вопрос заключается в том, что реальность растеризована (возможно, в масштабе Планка, см. Петлевая квантовая гравитация ) и принципиально дискретна. Такова теория математического фикционализма, где непрерывная математика служит вымышленной конструкцией образов, используемых для геометрического рассуждения с помощью чертежей и интуитивных идей форм, отсутствующих в данных измерений.
Причину и следствие также можно понять вероятностно, с помощью выводной статистики , где важно различие между корреляцией и причинно-следственной связью. Тот факт, что две переменные коррелируют, не означает, что одна из них стала причиной другой. Например, продажи мороженого коррелируют с числом смертей из-за утопления. Это происходит не потому, что мороженое вызывает утопление или потому, что смерть от утопления заставляет людей покупать мороженое. Скорее, это происходит потому, что третий фактор вызывает и то, и другое. В этом случае жаркая погода заставляет людей и покупать мороженое, и идти плавать, а последнее увеличивает вероятность утопления. Эти другие возможные причины, которые могут объяснить корреляцию между двумя переменными, называются смешивающими переменными .
Таким образом, установление причинно-следственных связей является довольно сложным и, возможно, невозможным только посредством статистического наблюдения. Статистические исследования могут облегчить проблему, контролируя переменные, которые предположительно являются искажающими факторами, но все еще возможно, что наблюдаемая корреляция вызвана каким-то неконтролируемым фактором. Научный метод является решением этой проблемы. В научном эксперименте экспериментаторы изменяют независимую переменную и наблюдают изменения в зависимой переменной. Пока независимая переменная изменяется случайным образом по всей выборке (например, в медицинском исследовании половина участников может быть выбрана случайным образом для получения лечения, а другая половина — плацебо), не будет никаких искажающих переменных, которые вызывают как изменение независимой, так и зависимой переменных, поскольку независимая переменная контролируется экспериментаторами.
Причинность — важный вопрос в современной физике. Согласно детерминистским теориям, любое будущее событие в принципе можно предсказать, имея полное знание настоящего, поскольку можно точно рассчитать, какой результат будет вызван текущим положением дел. Однако квантовая механика вернула возможность недетерминированных событий — событий, которые не определяются предшествующими причинами. Вопрос о том, действительно ли результаты квантово-механических событий недетерминированы, является одной из крупнейших открытых проблем в физике сегодня и является частью интерпретации квантовой физики и ее согласования с причинной структурой специальной теории относительности .
Теории причинности также играют важную роль в дебатах о свободе воли. Например, если детерминизм истинен, он подразумевает, что наши действия вызваны предшествующими событиями, что, по мнению инкомпатибилистов , несовместимо со свободой воли. В результате инкомпатибилисты делятся на два основных лагеря: либертарианцы (не путать с политическими либертарианцами), которые утверждают, что человеческие действия не определяются предшествующими причинами, и жесткие детерминисты, которые утверждают, что свободной воли не существует. Основная задача для философов-либертарианцев — объяснить, как вызваны человеческие действия, если они не вызваны предшествующими событиями. Некоторые ссылаются на квантовую механику как на доказательство того, что человеческие действия могут быть недетерминированными. [14] [15] В противовес как либертарианцам, так и жестким детерминистам находятся компатибилисты , которые утверждают, что существование свободной воли совместимо с детерминизмом.
Люди предрасположены понимать причину и следствие, делая двунаправленные выводы. Временные сигналы демонстрируют причинность. [16] Наблюдая событие, люди предполагают, что вещи, предшествующие событию, являются его причиной, а вещи, следующие за событием, являются его следствиями. [17]
Совпадение движения и пространственных отношений — еще один способ вывести причину и следствие. Если объекты движутся вместе (или один объект, кажется, инициирует движение другого), причинность выводится из этих отношений. [18] Одушевленность также может быть выведена из таких отношений.
Причинно-следственное рассуждение может быть активировано почти автоматически. [3] [19] Однако выводы о причине и следствии не всегда демонстрируют понимание механизмов, лежащих в основе причинности; причинность была описана как «когнитивная иллюзия». [20] Большая часть понимания причины и следствия основана на ассоциациях, без понимания того, как события связаны друг с другом. [21]
Нейропсихологическое исследование 2013 года [22] показывает, что люди подгоняют новую информацию под старую. Это предполагает перевернутый каузальный опыт: причина должна быть приписана эффекту апостериори , чтобы понять причинную связь между агентом и действием. Фридрих Ницше выступил против аристотелевской причинности (что причина предшествует эффекту) в «Воле к власти» . [23]
Люди понимают причину и следствие. Исследования показывают, что другие животные, такие как крысы [24] и обезьяны [25] , могут понимать или не понимать причину и следствие. Животные могут использовать информацию о причине и следствии для улучшения принятия решений и делать выводы о прошлых и будущих событиях. [26] Константа, которая направляет человеческое мышление и изучение событий, — это причинность . [27] Причинные соображения являются неотъемлемой частью того, как люди рассуждают об окружающей среде. [3] Люди используют причинные сигналы и связанные с ними эффекты для принятия решений и прогнозирования, а также для понимания механизмов, ведущих к изменениям. [28]
В результате наблюдения за причинно-следственными связями разрабатываются несколько типов причинно-следственных моделей: связи общей причины, связи общего следствия, причинно-следственные цепи и причинный гомеостаз . [21]
Хотя каузальное понимание может быть автоматическим, в сложных ситуациях необходимо продвинутое рассуждение. Типы каузального рассуждения [2] включают:
Дедуктивное рассуждение подразумевает общее правило; событие — это гарантированный вывод. Результат может быть выведен на основе других аргументов, которые могут определять причинно-следственную связь.
Индуктивное рассуждение — это вывод, сделанный с неопределенностью; заключение вероятно, но не гарантировано. Индукцию можно использовать для рассуждений о причинности.
В абдуктивном рассуждении посылки не гарантируют вывода. Абдукция переходит от описания данных к гипотезе без необходимой связи между причиной и следствием.
Существует несколько моделей того, как люди рассуждают о причинно-следственных связях.
Модель зависимости утверждает, что следствия зависят от причин; [3] причина и следствие имеют вероятную связь.
Модель ковариации (регулярности), тип модели зависимости, предполагает, что люди понимают связи между причинами и следствиями по их совпадению, делая вывод, что изменение причины меняет следствие. [29]
Эта модель [2] предполагает, что причина и следствие механистически связаны. В этой ситуации существует базовый процесс, лежащий в основе причины и следствия.
Эта модель причинного представления [30] предполагает, что причины представлены моделью сил. Теория сил [31] является расширением динамической модели, которая применяется к причинному представлению и рассуждению (т. е. выведению выводов из композиции множественных причинных отношений).
Дети развивают способность понимать причинно-следственную связь и делать выводы на основе причины и следствия в раннем возрасте; [19] некоторые исследования показывают, что дети в возрасте восьми месяцев могут понимать причину и следствие. [32] Понимание механизма и причинности идут рука об руку; детям необходимо понимать причину и следствие, чтобы понимать работу механизмов, что позволяет им понимать причинно-следственные связи. [21] Дети спрашивают «почему?» в раннем возрасте, чтобы понять механизм и, в свою очередь, причинно-следственную связь. Первый вопрос ребенка «почему» часто совпадает с его первой попыткой что-то объяснить в течение первого года после овладения языком. [21 ] Дети спрашивают «почему», чтобы понять механизм и причинно-следственную связь. [33]
Способность понимать и рассуждать о причинности в раннем возрасте позволяет детям разрабатывать наивные теории по многим темам. Причинность помогает детям изучать физику, язык, концепции и поведение других. [19] Существует модель развития причинного понимания у детей. [33]
Младенцы понимают причинную силу. [21] Они знают, что определенные причины имеют определенные следствия. Маленькие дети, от позднего младенчества до раннего детства, понимают функциональные отношения: [21] определенное свойство (или компонент механизма) имеет определенную функцию. Они также понимают причинную плотность: как причины могут взаимодействовать сложным образом.
Дети постарше и взрослые продолжают развивать понимание механистических фрагментов. [21] Они понимают компоненты работающей системы изолированно, хотя полные механистические детали системы не проявляются до взрослой жизни. Жан Пиаже определил дооперациональную, конкретно-операциональную и формально-операциональную стадии развития .
Было показано, что причинно-следственные связи различаются в разных культурах по нескольким причинам:
Ян и Гайер [34] исследовали причинно-следственные связи между успехами и неудачами в колледже между двумя группами студентов, американскими и азиатскими. Азиатская группа была из Китая, Кореи, Японии и Юго-Восточной Азии. Результаты были схожими среди всех четырех национальностей. Студентов попросили высказать суждения о чьих-либо успехах и неудачах в школьной работе и о том, были ли эти результаты приписаны врожденным способностям или затраченным усилиям. Американские участники были гораздо более склонны приписывать академические достижения способностям, чем азиатские участники. Хотя американцы были склонны оценивать успех как приписываемый усилиям, неудача не воспринималась как результат отсутствия усилий. Азиатские студенты не продемонстрировали этой закономерности.
Сравнения между западными и восточными детьми и взрослыми показывают различия между культурами в причинно-следственной связи, приписываемой конкретным заболеваниям. [35] После прочтения историй о болезнях и выдвижения выводов о причинах этих болезней обе группы продемонстрировали понимание биологических причин большинства болезней. Однако все дети и восточные взрослые также приписывали некоторые болезни (и их средства) магическим причинам.
Члены индивидуалистических или коллективистских культур могут по-разному приписывать происхождение и мотивы движения в небольших масштабах среди анимированных объектов или то, что может вызвать движение внутри группы анимированных объектов. [36] Участникам из Великобритании, Китая и Гонконга были показаны видеоролики анимированных рыб на экране компьютера. Видеоролики изображали центральную рыбу, движущуюся к группе рыб или от нее, и участников просили определить отношения между рыбами: внутренне мотивированные (центральная рыба искала пищу) или внешне мотивированные (центральная рыба хотела присоединиться к остальным). Другой набор видеороликов предполагал, что группа рыб была преобладающим агентом, а отдельная рыба подвергалась воздействию. Эти различные видеоролики предоставили возможность определить, является ли групповое или индивидуальное действие предпочтительной мотивирующей силой в разных культурах.
Результаты, полученные от самих участников, показали, что азиатские участники предпочитали описания и ситуации, где группа была центральным фокусом и причинным агентом, в то время как западные участники предпочитали ситуации, в которых агентом был индивид. Эти эффекты также распространялись на процессы памяти; участники-коллективисты лучше помнили ситуации, в которых группа была первичной. Это говорит о том, что представители индивидуалистических культур более восприимчивы к независимым агентам, а представители коллективистских культур более восприимчивы, когда группы руководят индивидуальными действиями.
Причинно-следственное мышление свойственно не только людям; животные часто способны использовать причинно-следственную информацию в качестве сигналов для выживания. [20] Крысы способны обобщать причинно-следственные сигналы, чтобы получать пищевые вознаграждения. Животные, такие как крысы, могут изучать механизмы, необходимые для вознаграждения, рассуждая о том, что может вызвать вознаграждение. [20]
Новокаледонские вороны изучались на предмет их способности рассуждать о причинно-следственных связях. Этот разумный вид использует инструменты так, как не могут даже шимпанзе , создавая сложные инструменты, чтобы доставлять еду в пределах досягаемости. [37]
Экспериментальная работа с этим видом предполагает, что они могут понимать скрытые причины способом, который ранее считался уникальным для человека. [38] В первом из двух экспериментов ворона была заключена в тюрьму, с едой в трубке, недоступной для вороны без некоторых усилий. Человек вошел в вольер и пошел за занавеску, размахивая палкой возле пищевой трубки через отверстие в занавеске. Когда человек вышел из вольера, ворона уверенно двинулась к зоне еды и забрала награду, зная, что человеческая причина движущейся палки (хотя и невидимая) исчезла. Во втором эксперименте ни один человек не входил в вольер и не выходил из него. В этом случае ворона двинулась к еде неуверенно, не зная, что заставило палку двигаться.