Причинное рассуждение – это процесс выявления причинности : связи между причиной и ее следствием . Изучение причинности простирается от древней 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 произошло в «Физике » Аристотеля . [1] Причинный вывод является примером причинного рассуждения.
Причинно-следственные связи можно понимать как передачу силы. [2] Если A вызывает B, то A должен передать силу (или причинную мощность) B, что приводит к эффекту. Причинно-следственные связи предполагают изменения с течением времени; причина и следствие связаны во времени, и причина предшествует результату. [3]
Причинность также может быть выведена в отсутствие силы (менее типичное определение). [4] Причиной может быть удаление (или остановка), например, снятие опоры с конструкции и обрушение, или недостаток осадков, вызывающий увядание растений.
Люди могут рассуждать на многие темы (например, в социальных и контрфактических ситуациях, а также в экспериментальных науках) с помощью причинного понимания. [3] Понимание зависит от способности постигать причину и следствие. Люди должны уметь рассуждать о причинах поведения других (понимать их намерения и действовать соответствующим образом) и понимать вероятные последствия своих собственных действий. Контрфактические 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 особенностью категории «птицы»; этот признак причинно связан с другим признаком категории — способностью летать. [5]
Традиционно исследования в области когнитивной психологии фокусируются на причинно-следственных отношениях, когда причина и следствие являются бинарными значениями; присутствуют или отсутствуют как причина, так и следствие. [6] [7] Также возможно, что и причина, и следствие принимают непрерывные значения. Например, поворот ручки громкости радио (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 меняет значения переменной следствия. Обучение человека таким отношениям изучалось в области «функционального обучения». [8] [9] [10]
Несмотря на это, хорошо понятно, что физические приложения непрерывных математических моделей на практике не являются в буквальном смысле непрерывными. [11] Ручка радиоприемника не принимает бессчетное число возможных значений — она принимает конечное число возможных значений, полностью ограниченное механической, физической природой самой ручки. Не существует однозначного соответствия между непрерывной математикой, используемой в инженерных приложениях, и физическим продуктом(ами), производимым в результате инженерных работ. Действительно, это важная проблема в философии математики . [12] [13] Один из возможных ответов на этот открытый вопрос заключается в том, что реальность растрирована (возможно, в масштабе Планка, см. Петлевая квантовая гравитация ) и фундаментально дискретна. То же самое относится и к теории математического фикционализма, где непрерывная математика служит вымышленной образной конструкцией, используемой для геометрических рассуждений с помощью рисунков и интуитивных представлений о формах в отсутствие данных измерений.
Причину и следствие можно также понять вероятностно, с помощью статистического вывода , где важно различие между корреляцией и причинно-следственной связью. Тот факт, что две переменные коррелируют, не означает, что одна является причиной другой. Например, продажи мороженого коррелируют с количеством смертей от утопления. Это происходит не потому, что мороженое вызывает утопление или смерть от утопления заставляет людей покупать мороженое. Скорее, это потому, что третий фактор вызывает оба. В этом случае жаркая погода заставляет людей покупать мороженое и купаться, а последнее увеличивает вероятность утонуть. Эти другие возможные причины, которые могут объяснить корреляцию между двумя переменными, называются смешивающими переменными .
Таким образом, установить причинно-следственные связи довольно сложно и, возможно, невозможно только с помощью статистических наблюдений. Статистические исследования могут облегчить проблему, контролируя переменные, которые, как предполагается, являются искажающими, но все же возможно, что наблюдаемая корреляция вызвана каким-то неконтролируемым фактором. Научный метод является решением этой проблемы. В научном эксперименте экспериментаторы варьируют независимую переменную и наблюдают за изменениями зависимой переменной. Пока независимая переменная варьируется случайным образом в выборке (например, в медицинском исследовании половина участников может быть выбрана случайным образом для получения лечения, а другая половина - плацебо), не будет никаких мешающих переменных. которые вызывают изменение как независимой, так и зависимой переменной, поскольку независимая переменная контролируется экспериментаторами.
Причинность — важный вопрос современной физики. Согласно детерминистским теориям, любое будущее событие в принципе можно предсказать с полным знанием настоящего, поскольку можно точно рассчитать, к какому результату приведет нынешнее положение дел. Однако квантовая механика вернула возможность недетерминированных событий — событий, которые не определяются предшествующими причинами. Являются ли результаты квантово-механических событий действительно недетерминированными, является одной из самых больших 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 верен, 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 детерминированы предшествующими причинами, и жесткие детерминисты, которые утверждают, что свободной воли не существует. Основная задача либертарианских философов — объяснить, чем вызваны человеческие действия, если они не вызваны предшествующими событиями. Некоторые ссылаются на квантовую механику как на доказательство того, что человеческие действия не могут быть детерминированными. [14] [15] В оппозиции как либертарианцам, так и жестким детерминистам выступают компатиблисты , которые утверждают, что существование свободы воли совместимо с детерминизмом.
Люди предрасположены понимать причину и следствие, делая двунаправленные выводы. Временные сигналы демонстрируют причинно-следственную связь. [16] Наблюдая за событием, люди предполагают, что вещи, предшествовавшие событию, вызывают его, а вещи, следующие за событием, являются его следствием. [17]
Совпадение движения и пространственных отношений — еще один способ сделать вывод о причине и следствии. Если объекты движутся вместе (или кажется, что один объект инициирует движение другого), из этих отношений выводится причинно-следственная связь. [18] Из таких отношений также можно вывести анимацию .
Причинно-следственные рассуждения могут активироваться 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] Во многом понимание причины и следствия основано на ассоциациях, без понимания того, как события связаны друг с другом. [21]
Нейропсихологическое исследование 2013 года [22] показывает, что люди сопоставляют новую информацию со старой. Это предполагает перевернутый причинный опыт: причина должна быть приписана следствию апостериорно, чтобы понять причинную связь между агентом и действием. Фридрих Ницше выступал против аристотелевской причинности (что причина предшествует следствию) в «Воли к власти» . [23]
Люди понимают причину и следствие. Исследования показывают, что другие животные, такие как крысы [24] и обезьяны [25] , могут понимать, а могут и не понимать причину и следствие. Животные могут использовать информацию о причине и следствии, чтобы улучшить процесс принятия решений и сделать выводы о прошлых и будущих событиях. [26] Константой, которая направляет человеческие рассуждения и познание событий, является причинность . [27] Причинно-следственные соображения являются неотъемлемой частью того, как люди рассуждают об окружающей среде. [3] Люди используют причинные сигналы и связанные с ними последствия для принятия решений и прогнозов, а также для понимания механизмов, ведущих к изменениям. [28]
В результате наблюдения причинных связей разрабатываются несколько типов причинных моделей: связи общей причины, связи общего следствия, причинные цепи и причинный гомеостаз . [21]
Хотя причинно-следственное понимание может быть автоматическим, в сложных ситуациях необходимы продвинутые рассуждения. К типам причинно-следственных рассуждений [2] относятся:
Дедуктивное рассуждение подразумевает общее правило; событие — это гарантированный исход. Результат может быть выведен на основе других аргументов, которые могут определить причинно-следственную связь.
Индуктивное рассуждение — это вывод, сделанный в условиях неопределенности; вывод вероятен, но не гарантирован. Индукцию можно использовать для размышлений о причинно-следственной связи.
При абдуктивном рассуждении предпосылки не гарантируют заключения. Похищение переходит от описания данных к гипотезе без необходимой связи между причиной и следствием.
Существует несколько моделей того, как люди рассуждают о причинности.
Модель зависимости утверждает, что последствия зависят от причин; [3] причина и следствие имеют вероятную связь.
Модель ковариации (регулярности), разновидность модели зависимости, предполагает, что люди понимают отношения между причинами и следствиями на основании их совпадения, делая вывод, что изменение причины меняет следствие. [29]
Эта модель [2] предполагает, что причина и следствие механистически связаны. В этой ситуации существует основной процесс, лежащий в основе причины и следствия.
Эта модель причинного представления [30] предполагает, что причины представлены набором сил. Теория сил [31] является расширением модели динамики, которая применяется к причинному представлению и рассуждениям (т. е. делает выводы из композиции множества причинных отношений).
У детей в раннем возрасте развивается способность понимать причинно-следственную связь и делать выводы, основанные на причине и следствии; [19] Некоторые исследования показывают, что дети уже в возрасте восьми месяцев могут понимать причину и следствие. [32] Понимание механизма и причинности идут рука об руку; детям необходимо понять причину и следствие, чтобы понять работу механизмов, что позволяет им понять 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 приобретения языка. [21] Дети спрашивают «почему», чтобы понять механизм и причинно-следственную связь. [33]
Способность понимать и рассуждать о причинно-следственной связи в раннем возрасте позволяет детям развивать наивные теории по многим темам. Причинность помогает детям изучать физику, язык, концепции и поведение других людей. [19] Понимание причинно-следственных связей у детей имеет определенную закономерность. [33]
Младенцы имеют понимание причинной силы. [21] Они знают, что определенные причины имеют определенные последствия. Маленькие дети, от позднего младенчества до раннего детства, понимают функциональные отношения: [21] определенное свойство (или компонент механизма) выполняет определенную функцию. Они также понимают причинную плотность: как причины могут взаимодействовать сложным образом.
Дети старшего возраста и взрослые продолжают развивать понимание механистических фрагментов. [21] Они понимают компоненты работающей системы изолированно, хотя полные механистические детали системы раскрываются только во взрослом возрасте. Жан Пиаже определил предоперационный, конкретный операционный и формальный операционный этапы разработки .
Было показано, что причинно-следственные связи в разных культурах различаются по нескольким причинам:
Ян и Гайер [34] исследовали причинно- следственные связи успехов и неудач в колледже между двумя группами студентов, американскими и азиатскими. Азиатская группа была из Китая, Кореи, Японии и Юго-Восточной Азии. Результаты были одинаковыми для представителей четырех национальностей. Учащимся было предложено высказать суждения о чьих-либо успехах и неудачах в учебе, а также о том, объясняются ли эти результаты врожденными способностями или затраченными усилиями. Американские участники гораздо чаще приписывали академические достижения способностям, чем азиатские участники. Хотя американцы склонны оценивать успех как результат усилий, неудача не воспринимается как результат отсутствия усилий. Азиатские студенты не продемонстрировали такой закономерности.
Сравнение западных и восточных детей и взрослых позволяет предположить различия между культурами в причинно-следственных связях, связанных с конкретными заболеваниями. [35] Прочитав истории о болезнях и сделав выводы о причинах этих болезней, обе группы продемонстрировали понимание биологических причин большинства болезней. Однако все дети и взрослые восточные люди также приписывали некоторые болезни (и средства от них) магическим причинам.
Представители индивидуалистических или коллективистских культур могут по-разному объяснять происхождение и мотивацию движения небольших масштабов среди анимированных объектов или то, что может вызвать движение внутри группы анимированных объектов. [36] Участникам из Великобритании, Китая и Гонконга были показаны видеоролики с анимированными рыбами на экране компьютера. На видеороликах была изображена центральная рыба, движущаяся к группе рыб или от нее, а участников просили определить отношения между рыбами: внутренне мотивированные (центральная рыба искала пищу) или внешние (центральная рыба хотела присоединиться к группе рыб). другие). Другая серия видео показала, что преобладающим агентом была группа рыб, а воздействие оказывалось на отдельных рыб. Эти различные видеоролики дали возможность определить, являются ли групповые или индивидуальные действия предпочтительной мотивирующей силой в разных культурах.
Результаты, о которых сообщают сами участники, показали, что азиатские участники предпочитали описания и ситуации, в которых группа была центральным фокусом и причинным агентом, в то время как жители Запада предпочитали ситуации, в которых агентом был человек. Эти эффекты также распространялись на процессы памяти; участники-коллективисты лучше запоминали ситуации, в которых группа была первичной. Это говорит о том, что представители индивидуалистических культур более отзывчивы на независимых агентов, а представители коллективистских культур более отзывчивы, когда индивидуальные действия направляются группами.
Причинно-следственные рассуждения присущи не только людям; животные часто способны использовать причинно-следственную информацию как сигнал к выживанию. [20] Крысы способны обобщать причинно-следственные сигналы, чтобы получить пищевое вознаграждение. Животные, такие как крысы, могут изучить механизмы, необходимые для вознаграждения, рассуждая о том, что может вызвать вознаграждение. [20]
Новокаледонских ворон изучали на предмет их способности рассуждать о причинных событиях. Этот разумный вид использует инструменты так, как не могут даже шимпанзе , создавая сложные инструменты, чтобы доставлять пищу в пределах досягаемости. [37]
Экспериментальная работа с этим видом предполагает, что они могут понимать скрытые причины способом, который раньше считался исключительно человеческим. [38] В первом из двух экспериментов ворона была заключена в тюрьму с едой в трубке, недоступной для вороны без каких-либо усилий. Человек вошел в вольер и зашёл за занавеску, размахивая палкой возле трубки с едой через дырку в занавеске. Когда человек покинул вольер, ворона уверенно двинулась к зоне корма и забрала награду, зная, что человеческая причина движущейся палки (хотя и невидимая) исчезла. Во втором эксперименте ни один человек не вошел и не вышел из вольера. В этом случае ворона неуверенно двинулась к пище, не зная, что заставило палку сдвинуться с места.