Kausalität
Physik
Basiswissen
Kausalität steht für die Überzeugung, dass nichts ohne ursächlichen Grund geschieht. Jedes Geschehen hat Urachen. Kausalität gilt als eines der grundlegenden Denkmuster in den Naturwissenschaften. Das hier kurz erklärt.
Definition
Kausalität ist das Prinzip, das ein Ereignis oder ein Zustand immer eine eindeutige Wirkung oder Folge von vorherigen Ereignissen oder Zuständen sein muss. Man spricht auch von einer Wirkkausalität oder dem Kausalitätsprinzip ↗
Etymologie: because
Das Wort Kausalität ist lateinischen Ursprungs. Die lateinische Herkunft ist auch in dem englischen Wort because enthalten: "Einstein never returned to live in Germany after the second world war because he deeply resented Germanys recent history." Das englische Worte because zeigt hier den ursächlichen Grund für etwas an.
Gilt die Kausalität in der Physik?
Bis etwa 1900 nahm die meisten Naturwissenschaftler an, dass eine strikte Kausalität alle Abläufe der Welt regelt[1]. Diese Annahme musste man mit der Entwicklung der Quantenphysik aufgeben: durch Versuche wie das Doppelspaltexperiment oder das Phänomen der Verschränkung musste man die Kausalität als sichere Eigenschaft des Ablaufes der Welt aufgeben: die Gesetze der klassischen Physik gelten nur makroskopische Objekte wie Steine oder Planeten[2] . Für die zugrundeliegenden Abläufe in der mikroskopischen Welt hingegen gelten nur noch Wahrscheinlichkeitsangaben[3]. Lies dazu mehr unter Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation ↗
Das Determinismus-Dilemma
Im Laufe des 19ten Jahrhundert hatte sich unter Naturwissenschaftlern immer stärker der Eindruck erhärtet, dass alle Abläufe in unserer Welt alleine durch strenge Naturgesetze geregelt seien. Darin ist dann weder ein Platz für einen Freien Willen noch für eine göttliche Einflussnahme. Der Kosmos war keine Bühne mehr für das Leben sondern gleich einem leblos mechanisch sich abspulendem Uhrwerk. Lies mehr dazu unter Determinismus ↗
Arten von Ursachen
Der antike Philosoph Aristoteles (384 bis 322 v. Chr.) unterschied vier Arten von Kausalursachen. Insbesondere die Wirkursache und die Zweckursache werden auch heute noch oft voneinander unterschieden:
Kausalität und Statistik
Die Statistik kennt Mess- und Rechenregeln um statistische Abhängigkeiten zu erkennen: je kleiner der Zeigefinger eines Mannes im Verhältnis zu seinem Ringfinger ist, desto eher neigt der Mann zu einer Überschätzung seiner Fähigkeiten. Diese statistische Abhängigkeit sagt aber nichts über kausale Ursachen: der kürzere Zeigefinger hat wahrscheinlich weder den Mann selbstbewusster gemacht noch hat das ausgeprägte Selbstbewusstsein die Zeigefingerlänge verkürzt. Man spricht vorsichtig nur über eine statistische Abhängigkeit ↗
Kausalität und Stochastik
Die Stochastik verbindet die Statistik mit der Wahrscheinlichkeitslehre. In der Stochastik gibt es den Begriff der bedingten Wahrscheinlichkeit. Bedingt heißt wörtlich zunächst so viel wie: hervorgerufen oder verursacht durch etwas anderes. So kann man sagen, dass die zunehmenden Unwetterkatastrophen in Europa durch die gegenwärtige Erderwärmung bedingt sind. In der Stochastik wird das Wort bedingt aber nicht im Sinne einer Kausalursache verwendet, sondern nur als Art Lupe, mit der man auf eine Grundmenge blickt. Lies mehr dazu unter bedingte Wahrscheinlichkeit ↗
Fußnoten
- [1] Das klassische Gleichnis für die Idee eines streng kausal ablaufenden Kosmos ist der sogenannte Laplacesche Dämon: er kann mit Kennntis der streng kausalen Abläufe der Welt die gesamte Vergangenheit und die gesamte Zukunft berechnen. Siehe auch Laplacescher Dämon ↗
- [2] Kausalität ist nur im Makrokosmos zu beobachten. 94. Vorlesung. In: Franz Serafin Exner: Vorlesungen über die physikalischen Grundlagen der Naturwissenschaften. Deuticke, Wien 1919, OBV. Dort vor allem (aber nicht nur): 93. Vorlesung: Kausalität nur im Makrokosmos zu beobachten. Grenzen der Giltigkeit [sic] exakter Gesetze. Siehe auch Grundlagen der Naturwissenschaften (Exner) ↗
- [3] Am Beispiel der sogenannten partiellen Reflexion von Licht an einer Glasfläche zeigte der Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman (1918 bis 1988), dass die moderne Physik keine strikte Kausalität von Einzelereignissen mehr voraussetzt, sondern nur noch mit Wahrscheinlichkeiten für große Anzahlen von Beobachtungen arbeitet: "Von Philosophen wurde die Behauptung aufgestellt, daß, wenn die gleichen Umstände nicht immer zu den gleichen Resultaten führen, Vorhersagen unmöglich sind, was das Ende der Naturwissenschaften bedeuten müßte." Richtet man zum Beispiel ein Photon in immer derselben Richtung auf dieselbe Glasscheibe müsste das Photon auch immer am selben Zielort A oder B ankommen. Feynman weiter: "Wir können nicht vorhersagen, ob ein bestimmtes Photon in A oder B anlangen wird. Wir können einzig voraussagen, daß von 100 Photonen, die auf dem Glas landen, durchschnittlich 4 an der Oberfläche reflektiert werden. Heißt das nun, daß die Physik, eine Wissenschaft mit großer Genauigkeit, sich damit zufriedengeben muß, die Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines Ereignisses zu berechnen, und außerstande ist, genau vorherzusagen, was passieren wird? Ja, das heißt es." In: Richard Feynman: QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie. Piper Verlag. 1. Auflage 1992. ISBN: 3-492-21562-9. Dort die Seite 30. Siehe auch QED (Feynman) ↗