Причинное рассуждение - Causal reasoning
Причинное рассуждение - это процесс выявления причинности : отношения между причиной и ее следствием . Изучение причинности простирается от древней философии до современной нейропсихологии ; Можно показать, что предположения о природе причинной связи являются функциями предыдущего события, предшествующего более позднему. Первое известное протонаучное исследование причины и следствия произошло в « Физике» Аристотеля . Причинный вывод - это пример причинного рассуждения.
Понимание причины и следствия
Причинно-следственные связи можно понимать как передачу силы. Если A вызывает B, то A должен передать силу (или причинную силу) B, что приводит к эффекту. Причинно-следственные связи предполагают изменения со временем; причина и следствие связаны во времени, и причина предшествует результату.
Причинность также может быть выведена в отсутствие силы, что является менее типичным определением. Причиной может быть удаление (или остановка), например, снятие опоры с конструкции и ее обрушение или отсутствие осадков, вызывающее увядание растений.
Люди могут рассуждать на многие темы (например, в социальных и контрфактических ситуациях, а также в экспериментальных науках) с помощью причинного понимания. Понимание зависит от способности понимать 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 отношения к текущей ситуации.
Причинно-следственные связи определяют категории объектов. Крылья - особенность категории «птицы»; эта особенность причинно связана с другой особенностью категории - способностью летать.
Традиционно исследования в области когнитивной психологии сосредоточены на причинно-следственных связях, когда и причина, и следствие являются бинарными значениями; как причина, так и следствие присутствуют или отсутствуют. 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 изменяет значения переменной следствия. Изучение человеком таких отношений было изучено в области «Функциональное обучение».
Даже в этом случае хорошо известно, что физические приложения непрерывных математических моделей на практике не являются буквально непрерывными. Ручка на радио не принимает бесчисленное количество возможных значений - она принимает конечное количество 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 одна из основных открытых проблем философии математики . Хотя это одна из наиболее важных открытых проблем в философии математики, 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. Так же обстоит дело с теорией математического фикционализма, где непрерывная математика служит фальшивой или вымышленной конструкцией образов, используемых для геометрических рассуждений с помощью рисунков и интуитивных представлений о формах, отсутствующих в данных измерений. Действительно, некоторые исторические мыслители, такие как Гаусс, подозревали, что физическая реальность по сути своей неевклидова, и поэтому разработали неевклидову геометрию, которую затем использовал Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности, где гравитация объяснялась как сила или свойство что делает реальность неевклидовой.
Причину и следствие можно также понять вероятностно с помощью статистических выводов . Типичный пример вводной логики - это условное утверждение, что «земля мокрая». Часто конкретный пример представлен как утверждение: «Если шел дождь, значит, земля мокрая» или что-то в этом роде. И часто тот факт, что такое условное утверждение на самом деле истинно, даже когда предшествующее (что шел дождь) ложно, порождает некоторые противоречия.
Этот факт об условном, спорном (для некоторых) законе исключенного третьего зависит от рассуждений о причине и следствии. Например, вы можете подумать, что именно из-за того, что шел дождь, земля стала влажной, если шел дождь и земля мокрая. Но вполне может быть, что дождь пошел после того, как земля была уже влажной, или любая другая возможная причина наблюдаемого эффекта.
Эти другие возможные причины называются «скрытыми переменными». Скрытые переменные всегда приводят к тому, что условные утверждения принимают «истинное» значение истинности в ситуациях, когда и его антецедент ложен, и его заключение истинно. Следовательно, отсюда следует, что любая условная логика с истинным выводом всегда истинна, независимо от того, истинно ли ее предшествующее положение. И любое логическое условие принимает ложное значение только тогда, когда его вывод ложный. Это не должно вызывать удивления.
В статистике умозаключений существует мантра «корреляция не равняется причинности». Просто потому, что дождь и влажная земля имеют положительную корреляцию (они имеют тенденцию происходить вместе), без дополнительной информации было бы невозможно узнать, действительно ли дождь стал причиной намокания земли, поэтому положительная корреляция недостаточно для причинно-следственной связи. Самосвал вполне мог подъехать и вывалить грузовик с водой на землю, или человек мог уронить свою воду, или любое количество других возможных предшественников могло быть причиной вывода о том, что земля на самом деле влажная до быть правдой.
Таким образом, установить причинно-следственные связи довольно сложно и, возможно, невозможно, за исключением некоторой переменной неопределенной степени уверенности в некоторой конкретной возможной причине по отношению ко всем другим неконтролируемым причинам потенциально равновероятным или неравно вероятным, но все же возможным причинам (некоторые не 100% степени уверенности, известной как доверительный интервал в выводной статистике). Между прочим, эта проблема скрытых переменных составляет основу научного метода, который является решением этой проблемы скрытых переменных. Только с помощью научного метода можно быть абсолютно уверенным в том, что какой-то истинный антецедент делает вывод также верным. Мы говорим, что причина вызывает следствие тогда и только тогда, когда существует 100% идеальная корреляция (положительная или отрицательная) между причиной и следствием, тогда и только тогда, когда все другие возможные переменные контролируются (степень уверенности 100%). В этих случаях эти эффекты называются зависимыми переменными, а причины называются независимыми переменными (названы так, потому что зависимые переменные зависят от независимых переменных, а независимые переменные не зависят от других переменных). .
В самом деле, когда невозможно контролировать возможные скрытые переменные, как в случае квантовой физики, причинность является неопределенной ( квантовая неопределенность ). Это составляет одну из самых больших открытых проблем современной физики - интерпретацию квантовой физики и ее согласование с причинной структурой специальной теории относительности ( парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена , аргумент Ритдейка-Патнэма ).
Теории причинности также играют важную роль в дебатах о свободе воли и детерминизма. Эмпирические наблюдения, предсказанные специальной теорией относительности, предполагают, что все, что могло случиться, уже произошло. В зависимости от вашей философии математики, поскольку специальная теория относительности представляет собой непрерывную математическую модель, экспериментальное подтверждение предсказанных эффектов, описанных возможно вымышленной и концептуально надежной и информативной теорией, имеет значение для онтологии времени, которая затрагивает метафизику время, которое тесно связано с понятиями причинности и рассуждениями о причине и следствии.
И (пока) индетерминизм квантовой физики предполагает возможность свободы воли в детерминированной реальности. По словам Хамероффа, «сокращение квантовых состояний, по-видимому, связано с временной нелокальностью, способной направлять квантовую информацию как вперед, так и назад в том, что мы воспринимаем как время, обеспечивая сознательное причинное действие в реальном времени. Квантовая биология мозга и ORCH ORCH могут, таким образом, спасти бесплатно будет »( Снижение объективной цели ).
Вывод причины и следствия
Люди предрасположены понимать причину и следствие, делая выводы в двух направлениях. Временные сигналы демонстрируют причинность. Наблюдая за событием, люди предполагают, что вещи, предшествующие событию, вызывают его, а вещи, следующие за событием, являются его следствием.
Совпадение движения и пространственных отношений - еще один способ вывести причину и следствие. Если объекты движутся вместе (или кажется, что один объект инициирует движение другого), причинность выводится из этих отношений. Оживление также может быть выведено из таких отношений.
Причинные рассуждения могут активироваться почти автоматически. Однако выводы о причине и следствии не всегда демонстрируют понимание механизмов, лежащих в основе причинности; причинность была описана как «когнитивная иллюзия». Понимание причин и следствий во многом основано на ассоциациях без понимания того, как события связаны друг с другом.
Нейропсихологическое исследование 2013 года показывает, что люди согласовывают новую информацию со старой. Это предполагает перевернутый причинный опыт: причина должна быть отнесена к действию a posteriori, чтобы понять причинную связь между агентом и действием. Фридрих Ницше выступил против аристотелевской причинности (которая предшествует следствию) в «Воли к власти» .
Люди понимают причину и следствие. Исследования показывают, что другие животные, такие как крысы и обезьяны, могут или не могут 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. Константа, которая руководит человеческими рассуждениями и изучением событий, - это причинность . Причинно-следственные связи являются неотъемлемой частью того, как люди думают об окружающей среде. Люди используют причинно-следственные связи и связанные с ними эффекты для принятия решений и прогнозов, а также для понимания механизмов, ведущих к изменениям.
Типы причинно-следственных связей
В результате наблюдения причинно-следственных связей разрабатываются несколько типов причинных моделей: отношения общей причины, отношения общего действия, причинные цепи и причинный гомеостаз .
- В отношениях по общей причине одна причина имеет несколько последствий:
- Вирус - это пример одной причины, приводящей к нескольким следствиям (лихорадка, головная боль и тошнота).
- В отношениях общего следствия несколько причин сходятся в одном следствии:
- Увеличение государственных расходов является примером одного эффекта с несколькими причинами (снижение безработицы, снижение стоимости валюты и увеличение дефицита).
- В причинно-следственных цепочках одна причина запускает эффект, который запускает другой эффект:
- Примером может служить плохой сон, ведущий к усталости, что приводит к плохой координации.
- В причинном гомеостазе причинно-следственные связи образуют устойчивый цикл или усиливающий механизм:
- Перья, полые кости, высокая скорость метаболизма и полет усиливают друг друга у птиц, с адаптацией ко всему, а не к одному экземпляру, начинающему причинно-следственную связь.
Типы причинно-следственных рассуждений
Хотя причинное понимание может быть автоматическим, в сложных ситуациях необходимо продвинутое рассуждение. Типы причинно-следственных рассуждений включают:
Удержание
Дедуктивное рассуждение подразумевает общее правило; событие - это гарантированный вывод. Результат может быть выведен на основе других аргументов, которые могут определять причинно-следственную связь.
Индукция
Индуктивное рассуждение - это вывод, сделанный с неопределенностью; вывод вероятен, но не гарантирован. Индукцию можно использовать для рассуждений о причинно-следственных связях.
Похищение
В рассуждении о похищении посылки не гарантируют вывода. Похищение переходит от описания данных к гипотезе без необходимой связи между причиной и следствием.
Модели
Есть несколько моделей того, как люди рассуждают о причинности.
Зависимость
Модель зависимости утверждает, что последствия зависят от причин; причина и следствие имеют вероятную связь.
Ковариация
Модель ковариации (регулярности), тип модели зависимости, предполагает, что люди понимают отношения между причинами и следствиями по их совпадению, предполагая, что изменение причины изменяет следствие.
Механизм
Эта модель предполагает, что причина и следствие механически связаны. В этой ситуации есть базовый процесс, лежащий в основе причины и следствия.
Динамика
Эта модель причинной репрезентации предполагает, что причины представлены паттерном сил. Теория силы является расширением модели динамики, которая применяется к каузальному представлению и рассуждению (т. Е. К выводам из состава множественных причинных отношений).
Развитие у человека
У детей в раннем возрасте развивается способность понимать причинно-следственные связи и делать выводы на основе причинно-следственных связей; некоторые исследования показывают, что дети в возрасте восьми месяцев могут понимать причину и следствие. 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. Дети спрашивают "почему?" в раннем возрасте 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 изучения языка. Дети спрашивают «почему», чтобы понять механизм и причинно-следственную связь.
Способность понимать и рассуждать о причинно-следственных связях в раннем возрасте позволяет детям развивать наивные теории по многим темам. Причинность помогает детям узнать о физике, языке, концепциях и поведении других. Детское понимание причинно-следственной связи имеет закономерность в развитии.
У младенцев есть понимание причинной силы. Они знают, что определенные причины имеют определенные последствия. Маленькие дети, от младенчества до раннего детства, понимают функциональные отношения: 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. Они понимают компоненты работающей системы изолированно, хотя полные механистические детали системы не проявляются до зрелого возраста. Жан Пиаже определил предоперационные, конкретные операционные и формальные операционные этапы разработки .
В разных культурах
Было показано, что причинно-следственные связи в разных культурах неодинаковы по нескольким причинам:
Причинная атрибуция
Ян и Гайер исследовал причинные атрибуции успеха колледжа и неудачи между двумя группами студентов, Америки и Азии. Азиатская группа была из Китая, Кореи, Японии и Юго-Восточной Азии. Показатели были одинаковыми для всех четырех национальностей. Учащимся было предложено оценить чужие успехи и неудачи в учебе, и были ли эти результаты связаны с врожденными способностями или затраченными усилиями. Американские участники гораздо чаще приписывали академические успехи способностям, чем азиатские участники. Хотя американцы обычно считали успех результатом усилий, неудача не воспринималась как результат недостатка усилий. Азиатские студенты не продемонстрировали эту закономерность.
Сравнение между западными и восточными детьми и взрослыми предполагает различия между культурами в причинно-следственной связи, относящейся к конкретным заболеваниям. Прочитав рассказы о болезнях и сделав выводы о причинах этих болезней, обе группы продемонстрировали понимание биологических причин большинства болезней. Однако все дети и взрослые с Востока также приписывали некоторые болезни (и их лекарства) магическим причинам.
Причинные мотивы
Члены индивидуалистической или коллективистской культур могут по-разному приписывать происхождение и мотивацию движения одушевленным объектам в малом масштабе или то, что могло бы вызвать движение внутри группы одушевленных объектов. Участникам из Великобритании, Китая и Гонконга были показаны видеоролики с анимированными рыбками на экране компьютера. На видеороликах изображена центральная рыба, движущаяся к группе рыб или от нее, и участников просили определить отношения между рыбами: внутренне мотивированные (центральная рыба искала пищу) или внешняя мотивация (центральная рыба хотела присоединиться к группе рыб). другие). В другой серии видеороликов предполагалось, что группа рыб была преобладающим агентом, и действовали на каждую отдельную рыбу. Эти разные видеоролики дали возможность определить, является ли групповое или индивидуальное действие предпочтительной движущей силой в разных культурах.
Результаты самооценки показали, что азиатские участники предпочитали описания и ситуации, в которых группа была центром внимания и причинным фактором, в то время как западные люди предпочитали ситуации, в которых индивидуум был агентом. Эти эффекты также распространились на процессы памяти; участники-коллективисты лучше запомнили ситуации, в которых группа была первичной. Это говорит о том, что представители индивидуалистических культур более отзывчивы к независимым агентам, а представители коллективистских культур более отзывчивы, когда группы направляют индивидуальные действия.
Причинные рассуждения у животных, не относящихся к человеку
Причинные рассуждения не уникальны для людей; животные часто могут использовать причинно-следственную информацию как подсказки для выживания. Крысы способны обобщать причинно-следственные связи, чтобы получать пищевые награды. Животные, такие как крысы, могут изучить механизмы, необходимые для получения вознаграждения, рассуждая о том, что может вызвать вознаграждение.
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 доставить пищу в пределах досягаемости.
Экспериментальные работы с этим видом показывают, что они могут понять скрытые причины так, как раньше считалось исключительно человеческим. В первом из двух экспериментов ворона была заперта с пищей в трубке, недоступной для ворона без каких-либо усилий. Человек вошел в вольер и зашел за занавеску, размахивая палкой возле трубки с едой через отверстие в занавеске. Когда человек покинул вольер, ворона уверенно двинулась к месту еды и забрала награду, зная, что человеческая причина движения палки (хотя и невидимой) исчезла. Во втором эксперименте ни один человек не входил в вольер и не выходил из него. В этом случае ворона неуверенно двинулась к еде, не зная, что заставило палку двигаться.