Proč (ne)existuje kauzalita (a čas a skutečnost)

Víte, že nárůst prodeje zmrzliny způsobuje větší množství útoků žraloků na lidi a že lze vědecky dokázat, že čápi nosí kluky? Jestli vám to přijde zvláštní, čtěte vysvětlení dále.

Vzpomenete-li si třeba na podmíněný reflex Pavlovových psů, tak ti slintali, když se ozval zvonek. Pavlov jim totiž vždy před žrádlem zacinkal zvonkem. Psi si pak mysleli, že zvonek způsobuje přísun potravy. Samozřejmě tou příčinou, tím, co dodalo žrádlo, byl Pavlov, ne zvonek. Ale vysvětlujte to psům. Psi nepochybovali o kauzálním vztahu "zvonek - žrádlo". Pochopitelně, když Pavlov pak přestal před žrádlem zvonit, psi časem "pochopili", že zvonek tou příčinou není a už při něm neslintali.

To jsou ale jen hloupí psi, že. Ale i naše rozumné analýzy nás mohou klamat. Dalo by se třeba podle fakt usoudit, že prodej zmrzliny způsobuje útoky žraloků. Čím více zmrzliny se totiž se na pláži prodá, tím je více útoků žraloků (viz zde - díky za upozornění Vlastě Bahelkové Křenkové). On totiž počet útoků žraloků koreluje, tedy se mění spolu s počtem prodaných zmrzlin. Kamarád David Kyjovský zase, když mu byly 4 roky, měl za to, že příčinou větru je chvění listů stromů. Jasně, přece se vždy obojí objevuje současně. Nebo co takhle "Vědecký důkaz, že čápi nosí kluky"? Též asi snadno pochopíte, že co se na obrázku níže jeví jako příčina destrukce střechy, tou příčinou bude těžko.

V každém případě jsou takové příklady varováním, že to, co předchází nějakému důsledku (Pavlovům zvonek), nebo se děje ve stejném čase s důsledkem (chvění listí či prodej zmrzliny) nemusí být příčina nějakého důsledku. Vzniká tak otázka, jak vlastně poznáme, že je něco něčeho příčinou.

Základem je určitě to, že příčinu a důsledek pravidelně pozorujeme současně nebo ideálně za sebou, příčina předchází důsledek. Časová následnost ale není vždy pozorovatelná, třeba proto, že je vliv velmi rychlý a časový odstup nevnímáme (vítr a chvění listů). Nebo nemáme vůbec informaci o časovém průběhu: Vidíme kočku na prohnuté střeše, ale nevíme, kdy byla střecha zdeformován a kdy přišla kočka. Že se příčina a důsledek vyskytují spolu, ve vztahu, je nutná, nikoliv však postačující podmínka pro důkaz kauzality. Může to být ale pořád jen náhodný souběh, nebo naopak zákonitý souběh vysvětlený složitější kauzální strukturou v pozadí, jak ukazují příklady výše. Třeba právě u té kočky by podrobnější analýza ukázala, že tam kauzální souvislost není, protože tam nebyl ani časový souběh deformace střechy a příchodu kočky. Dojem časového souběhu byl vytvořen fotografií, která zachytila deformovanou střechu v okamžiku, kdy je tam kočka.

I když se něco vyskytuje současně či časově následně a to třeba i pravidelně, tedy to koreluje, nemusí to být ještě kauzálně spojeno. Na to upozornil poprvé principiálně skeptik David Hume v 18.století. Nepochyboval o tom, že kauzalita v realitě funguje, ale poprvé si uvědomil, že co se jeví jako kauzalita, nemusí to kauzalitou skutečně být. Původně z jeho analýzy vycházejí dnešní úvahy, které dokonce pochybují, že kauzalita vůbec existuje. Existuje totiž názor, že jsme si ji vymysleli, že je to jen náš myšlenkový konstrukt. Podobně uvažoval Immanuel Kant, který měl prostor a čas jen za "organizační" schémata, která při poznávání vkládáme do reality, kde ale ve skutečnosti nejsou, jen je tam díky svým prostorovým a časovým "brýlím" v realitě vidíme.

Z výše uvedených příkladů je zřejmé, jak poznáme, že je nějaké spojení skutečně kauzální. Poznáme to, když kauzální vztah začneme analyzovat, časově a věcně. Často pak pochopíme, že je příčinná souvislost složitější. Například u oné zmrzliny a žraloků je asi hned jasné, že příčinou zde není zmrzlina, ale vysoká teplota, která způsobuje zvýšenou návštěvu pláží. A pak více lidí zkonzumuje více zmrzliny, ale také se více lidí koupe v moři a tedy je i více útoků žraloků. Nebo jsme viděli střechu zborcenou dříve, než na ni přišla ona kočka.

Když takovou analýzou objevíme kauzální síť ve struktuře, je to důkaz, že o kauzální souvislost skutečně jde, i když příčinou může být něco jiného, než jsme si původně mysleli. Když takovým rozborem hlubší kauzální strukturu nenajdeme, nejde o příčinnost (kočka a střecha).

Jenže i souvislost mezi počtem lidí a spotřebou zmrzliny vidíme jen jako souběh a musíme ji opětovně analyzovat do větší hloubky, abychom dokázali, že jde skutečně o příčinnost. Ve zvoleném příkladu se zmrzlinou se i hlubší kauzální struktura nachází před horizontem našich znalostí. Dobře víme, že když je horko, chceme zmrzlinu a taky se hrneme do vody. Ale když bychom měli analyzovat třeba souběh šipky času a růstu entropie, jsme v koncích, protože je možná hlubší příčinná struktura skryta za naším obzorem, neznáme ji. Nemůžeme tedy, inspirování Humem, spolehlivě tvrdit, že je šipka času důsledkem růstu entropie.

Analýza může ukázat, jak řečeno výše, že nejde vůbec o příčinnost, ale o náhodný souběh. Dalším příkladem tu může být třeba pozorování prvňáčka, čekajícího na školní autobus. Ten zjistí, že když vyjde paní z domu naproti před dveře pro mléko, způsobí to do dvou minut příjezd školního autobusu. Je to ale tak, že je paní pedantka, a dodržuje přesný denní režim a pro mléko vždy vyjde v 7:35. A školní autobus parkuje za rohem a alespoň na první zastávku proto přijíždí přesně vždy v 7:37. Stačí ale technická závada autobusu či nemoc dotyčné dámy, aby bylo jasné, že jde jen o náhodný souběh, přestože pravidelný. Že jde tedy jen o korelaci ne o kauzalitu. Představme si ale, že by autobus po celou první třídu neměl žádné technické či jiné potíže a dotyčná paní by nebyla po tu dobu nikdy nemocná. To by si školáček skutečně mohl myslet, že paní přivolává autobus, kdyby uvažoval povrchně a nezkoumal podrobnosti.

Když tuto úvahu přeneseme do vesmírných časových škál, třeba budeme právě uvažovat souběh entropie a šipky času, nemáme šanci rozpoznat, je-li souběh náhodný nebo ne. Pak si nemůžeme být jisti, jde-li o náhodu typu souběžné chůze dvou neznámých lidí po chodníku, nebo je tam kauzální souvislost. A to až do té doby, než se dobereme poznání, co je to čas a jaké je jeho struktura v souvislosti s entropií.

Tohle je určitá nejistota kauzality (řekněme na úrovni 0), ale v zásadě je překonatelná zmíněnou podrobnější analýzou (tedy nalezením příčinnosti na úrovni -1). Nicméně jestliže jsme uvedli, že důkazem kauzální souvislost mezi dvěma jevy, je analýza jejich struktury a nalezení jemnější kauzální struktury, máme trochu problém. Můžeme dokázat, že strukturně nižší síť (úroveň -1) je skutečně příčinná jedině tak, že analyzujeme každý člen kauzální sítě a najdeme uvnitř každého člena hlubší kauzální síť úrovně -2). A takovou analýzu musíme dělat, chceme-li mít absolutní jistotu, stále znova a znova do větší a větší strukturní hloubky. Přitom počet kauzálních vztahů směrem do hloubky roste geometrickou řadou, tedy se násobí s každým krokem. Ale protože zřejmě nelze konce této hloubky dohlédnout, vypadá to, že absolutní jistotu, že je něco kauzalita, mít nebudeme v principu nikdy.

Abychom ale neskončili v nesmyslu, že kauzalita vůbec neexistuje, stačí si uvědomit, že i důkazy jen do určité hloubky jsou většinou tak spolehlivé, že nám svou pevností vydrží celý život nebo někdy milióny let i více. Kauzalita v realitě funguje, což je jasný důkaz toho, že není žádný lidský konstrukt. Jestliže hodíme kámen do okna, sklo se skutečně rozbije. Lidský konstrukt naproti tomu je třeba představa, že když skočíme z desátého patra na beton, nic se nám nestane. Ale stále mít absolutní jistotu, třeba že je něco kauzální, je neuskutečnitelné a naivní přání. Nic absolutního ve světě není.

Ale ani skutečnost, ani čas nejsou naše výmysly, myšlenkové konstrukty. My je sice ve své hlavě vytváříme, ale vytváříme tak jen modely toho, co velmi přesně odpovídá něčemu v okolí. Kdyby skutečnost byla jen konstrukt, nemohli bychom ani chodit, chodník by dělal něco úplně jiného, než bychom čekali. Kdyby čas byl jen výmysl, nic by se kolem nás nehýbalo, ani my bychom nemysleli. Jestli vás zajímá právě ten čas, zkuste text Kde neexistuje čas a teplota, jak to spolu souvisí a proč tomu skoro nikdo nerozumí.

Síla toho, že to poznávané není jen myšlenkový trik, ale odpovídá něčemu ve světě, se ukázala v případě kvantové mechaniky. Max Planck si třeba myslel, že je jeho kvantování jen matematický trik, konstrukt. Einstein byl přesvědčen, že je kvantování reálné, a vysvětlil jím fotoelektrický efekt a poprvé vědomě použil kvantovou mechaniku, která dnes tvoří třetinu světové ekonomiky. Einstein jako první také pochopil, že dilatace času a kontrakce délek jsou reálné, což si Lorenz, podle vlastních slov, nedokázal představit, myslel si, že je to jen matematická konstrukce. A proto on není tvůrcem speciální teorie relativity, ale Albert Einstein. Tak nepropadejte, prosím, iluzi, že čas, kauzalita nebo skutečnost jsou jen lidské výmysly.

 P.S.: Přikládám je jeden důkaz, jak to Hume s tou kauzalitou myslel: "Otázka nezněla, zda je pojem příčiny správný, použitelný a s ohledem na celé poznání přírody nepostradatelný, neboť o tom Hume nepochyboval nikdy;". Zdroj Kant I.: Prolegomena ke každé příští metafyzice, jež se bude moci stát vědou, Svoboda, Praha 1992, str. 26.