מהי סיבתיות?

עקרון הסיבתיות הוא אחד התיאורים היסודיים ביותר של המציאות.

עקרון הסיבתיות עוסק בשינוי.

היות וכשאנו מתבוננים בעולם אנו מבחינים בכך שהוא משתנה, והיות ואנו מזהים שיש חוקיות מסוימת בין מה שמתרחש ברגע אחד לבין מה שמתרחש אחריו, אנו מסיקים שמה שמתרחש ברגע אחד הוא זה שמוביל למה שמתרחש ברגע שלאחריו.

אם העולם היה משתנה ללא חוקיות (למשל בדומה להבזקי המחשבות האקראיים לכאורה שניתן להתנסות בהם לפני ההרדמות) ככל הנראה שלא הייתה לנו סיבה לחשוב שקיימת בו חוקיות או סיבתיות.

לעומת זאת, במידה ואנו רואים שבכל פעם שיורד גשם יש עננים בשמיים, אנו נסיק שיש כאן חוקיות והיא שהעננים הם הסיבה לגשם.

מדוע אנו מסיקים שהעננים הם הסיבה לגשם ולא שהגשם הוא הסיבה לעננים?

זה בגלל שאנו רואים את הגשם בזמן מאוחר יותר מאשר את העננים.

אנו רואים את העננים מתקיימים רגע לפני, בזמן ואחרי שירד הגשם ולכן מסיקים שקיומם של העננים הוא בלתי תלוי בגשם. לעומת זאת את הגשם איננו רואים ללא העננים, ולכן מסיקים שהוא תלוי בהם.

איננו צופים בסיבתיות

חשוב להבין שסיבתיות אינו דבר שאנו צופים בו. אנו מסיקים אותו.
לעולם איננו צופים בדבר מסוים הגורם לדבר אחר. אנו צופים בשינוי כלשהו (מופיעים עננים) ולאחר מכן צופים שמתקיים שינוי במקום אחר (יורד גשם). אם אנו צופים ששינויים אלו מתרחשים יחד פעמים רבות, כלומר יש בינהם מתאם, אנו מסיקים שיש בינהם קשר סיבתי.
אי לכך ניתן להגדיר סיבתיות באופן הבא:

שינוי מוגדר ב-א' מוביל לשינוי מוגדר ב-ב'

כמובן שמתאם, אפילו מלא, בין שני שינויים לא מחייב קשר סיבתי. למשל אנו עשויים לצפות שתמיד כשהמדיד במדחום יורד מתחת ל-0 מעלות צלסיוס, מים הופכים לקרח. אבל ירידת המדיד במדחום איננו הסיבה להיווצרות הקרח. השינוי במדיד ובמצב הצבירה של המים שניהם תוצאה של שינוי הטמפרטורה.
אנו מסיקים שקיימת סיבתיות כאשר איננו מצליחים למצוא סיבה אחרת שיכולה להסביר את המתאם שמצאנו. עם זאת קיימת האפשרות שישנו משתנה חבוי שאיננו יודעים על קיומו המהווה את הסיבה האמיתית לשינוי הנצפה.

אין סיבה יחידה

לעיתים קרובות אנו מבקשים לקבוע מה הייתה הסיבה למאורע מסוים. למשל, נניח והיתה תאונת דרכים בין שתי מכוניות (אין נפגעים בנפש). אנו נשאל, מה גרם לתאונת הדרכים?
התשובה אליה נגיע עשויה להיות שהסיבה לתאונה היא נהיגה לא זהירה של הנהג ברכב הראשון.
באותה מידה ניתן לטעון שגם מיקומו של הרכב השני הוא הסיבה לתאונה, כי אם באותו הזמן הרכב השני כלל לא היה שם, לא הייתה מתרחשת תאונה.
אז גם מיקומו של הרכב השני הוא סיבה לתאונה.
כמו כן אם בצומת היה רמזור, גם כן התאונה הייתה נמנעת. אי לכך גם המבנה של הצומת הוא סיבה לתאונה.
אנחנו יכולים להמשיך ולתת עוד דוגמאות, אבל כבר אנו יכולים לראות שלתוצאה אין סיבה אחת, אלא היא תוצר של שילוב רב של סיבות.

כמו כן, הסיבה שהנהג לא נהג בזהירות היא כי הילדים במושב האחורים הרעישו והסיחו את דעתו. אז הרעש שעשו הילדים גם הוא סיבה לתאונה.
כמו כן הסיבה שהילדים היו במושב האחורי היא כי הם היו בדרך למסיבת יום הולדת של חבר, אז גם מסיבת יום ההולדת היא סיבה לתאונה.
למעשה אם אימא של החבר לא הייתה יולדת אותו, לא הייתה מסיבה ולכן לא הייתה תאונה.
ניתן להמשיך ולתת דוגמאות, אך אנו כבר יכולים לראות שכל תוצאה אינה רק תוצר של שילוב סיבות בנקודה מסוימת בזמן, אלא תוצר של שרשראות של סיבות לאורך הזמן.

למעשה כל מאורע שתוצאה מסוימת תלויה בו הוא סיבה שגרמה לאותה התוצאה.

ניתן לסכם זאת כך:

אין סיבה יחידה המובילה לתוצאה. כל תוצאה היא תוצר של אינספור סיבות.

סיבות דימיוניות וסיבות אמיתיות

בשפה היומיומית, אנו משתמשים פעמים רבות בסיבות מדומות. למשל אנו עשויים לטעון: "נהג הרכב נפצע בתאונה כיוון שלא חגר חגורת בטיחות".
אך אי חגירת חגורת בטיחות איננה אירוע שהתרחש. משהו שלא התרחש איננו באמת מהווה סיבה לשום דבר אחר שהתרחש (מלבד בדימיון שלנו).
בהחלט ניתן לומר "הודות לכך שהוא חגר חגורת בטיחות הוא לא נפצע בתאונה", כיוון שחגירת החגורה היא ארוע שהתרחש, ופעולתה הפיסית של החגורה היא אחת הסיבות שהביאו לתוצאה (לצאת מתאונה ללא פגע). אך לא ניתן לומר את אותו הדבר על אירוע שלא התרחש (אי חגירת חגורה).
אם ארועים שלא התקיימו היו יכולים להיות סיבה שהובילה לתוצאה, לכל תוצאה ניתן היה לתת אינסוף סיבות ככל העולה על הדמיון. למשל בגלל שפלוני אלמוני לא בחר לכרות עץ ענק ולחסום באמצעותו את הכביש לתנועת מכוניות, הנהג שלנו נפצע בתאונה.

כדי שתתקיים תוצאה, הסיבה צריכה להיות משהו בעל קיום.

באופן העמוק ביותר, סיבה איננה אלא מנגנון "פיסי"

שמתי את המילה "פיסי" במרכאות, כיוון שבמקרה זה היא מתארת כל מנגנון בעל קיום, ולא רק מנגנונים המתוארים על ידי חוקי הפיסיקה.
גם תהליכים המתרחשים בתוך התודעה הם סיבתיים וכפופים לחוקיות. לדוגמא המחשבה שמחר יהיה יום חופש, עשויה להוליד רגש של שמחה. במקרה זה המחשבה היא הסיבה והרגש הוא התוצאה.
כפי שציינתי בסרטון, "מהי התודעה?", חוקי הפיסיקה הידועים לנו כיום אינם יודעים להסביר את אפשרות קיומן של תופעות תודעתיות.

האם סיבתיות באמת קיימת?

מדוע שסיבתיות תהיה מנגנון פיסי? 
הרי אם איננו צופים בסיבתיות, למה שנסיק שסיבתיות באמת קיימת?
אולי זו רק הדרך של המחשבה שלנו לפרש את המאורעות המתרחשים במציאות?
כפי שאני רואה זאת סיבתיות היא תלות.

אם המציאות היא מאורעות בעלי מתאם אך ללא תלות בינהם, אז זה אומר שהמאורעות הם אקראיים.
למשל, נניח ושחררנו אבן באוויר ולאחר מכן צפינו בה נופלת לאדמה.
אם לא הייתה תלות בין שני המאורעות, אז העובדה שהאבן נפלה לאדמה לאחר שהיא שוחרר באוויר הייתה מקרית, ושלמעשה כל אחד משני המאורעות (שחרור האבן באוויר, והנפילה שלה) מתרחש באופן אקראי, ובלתי תלוי במאורעות אחרים.
אם הכל היה אקראי, לא הייתה לנו שום יכולת ניבוי, אפילו לא שהשמש תזרח מחר בבוקר.
היות ויש לנו יכולת ניבוי, אני מסיק שחייבת להיות חוקיות.
חוקיות היא תוצר של סיבתיות.
לא קיים חוק של "סיבה ותוצאה". חוקיות היא תוצר של קיומן של סיבות ותוצאות.
אם נדייק חוקיות היא תוצר של סיבתיות מסוג מסוים הנקרא "דטרמיניזם".
במאמר נפרד אסביר יותר לעומק מהו דטרמיניזם.

סיבתיות סטטיסטית

לעיתים קרובות אנו משייכים סיבתיות למספר רב של אירועים בעלי דמיון.
למשל אנו עשויים לומר "טמפרטורה גבוהה בסביבה גורמת לאנשים ללבוש בגדים קצרים".
חשוב להבחין שבמהותו משפט זה אינו מתאר סיבה ותוצאה, אלא מעין ממוצע של הרבה צמדים של סיבה ותוצאה. כל אדם בביטוי "אנשים" הוא נפרד, ולכן הלבוש שהוא לובש בעקבות טמפרטורה גבוהה בסביבה הוא תוצאה בפני עצמה.
כמו כן חלק מהאנשים ימשיכו ללבוש בגדים ארוכים למרות הטמפרטורה הגבוהה, וזו אינדיקציה לכך שטמפרטורה אינה תמיד סיבה ללבישת בגדים קצרים, אלא שקיימת הסתברות מסוימת לכך שהיא סיבה ללבישת בגדים קצרים.
אי לכך במהותה סיבתיות סטטיסטית אינה סיבתיות, אלא תיאור של מכלול סיבות ותוצאות בעלות דמיון.
עם זאת, סיבתיות סטטיסטית יכולה לעזור לנו, במיוחד במסגרת מדע הפיסיקה, להגיע לתיאור מדויק של המנגנונים הסיבתיים.
למשל, אם מתוך מאה מדידות של היחס בין עוצמת הכוח שהופעל על כדור לשינוי במהירותו תשעים ותשע מדידות מראות שיש יחס ישר, אנו יכולים להסיק שהפעלת כוח היא תמיד סיבה לשינוי במהירות הכדור, ואת המקרה בו זה לא היה כך אנו משייכים לחוסר הדיוק של המדידה ולא לסיבה שלישית (משתנה חבוי).

סיבתיות אנכית

עד כה דיברנו על סיבתיות בהקשר של שינוי, כלומר תלות בציר הזמן.
ישנה עוד דרך הסתכלות על העולם הקשורה לסיבתיות והיא הסתכלות דרך מה שניתן לקרוא לו "הציר האנכי". (למרות שאין לכך שום קשר לגובה).
בציר זה אנו מסתכלים כיצד תופעות מסדר גודל מסוים נגרמות על ידי תופעות מסדר גודל קטן יותר.
למשל אם אנו רואים רגל הבועטת בכדור, ואנו שואלים "מה גורם לרגל לזוז", אז אחד ההסברים עשוי להיות "השרירים ברגל מתכווצים".
אם נשאל מדוע השרירים ברגל מתכווצים אז אחד ההסברים עשוי להיות "שרירים עשוים מסיבים המכילים שני סוגים של שרשראות חלבונים, מיוזין ואקטין. בנוכחות של מולקולת ATP שרשראות אלו מחליקות אחת כנגד השניה ואורך הסיב מתכווץ".
אם נשאל מדוע מיוזין ואקטין מחליקות אחת כנגד השניה בנוכחות ATP אנו עשויים להגיע להסבר כיצד מבנה המטענים החשמליים במוליקולות שהוזכרו גורם לכח משיכה ולתנועה.
ניתן להמשיך ולשאול עוד ועוד, כגון מה גורם למשיכה ודחיה בין מטענים חשמליים וכן הלאה.

התפישה הרווחת בפיסיקה היא שתופעות מסדר גודל קטן הן הסיבה לתופעות מסדר גודל גדול יותר. במילים אחרות הן יסודיות יותר. תופעות מסדר גודל גדול תלויות בתופעות מסדר גודל קטן אך לא להיפך.
כדי להבין זאת בואו ניקח שתי תופעות בהן אנו נתקלים ביום יום, מתנסים בהן ויכולים למדוד אותן: מהירות וטמפרטורה.
במהלך ההסטוריה שתי התופעות נחשבו לתופעות יסודיות ובלתי תלויות אחת בשניה. מהירות וטמפרטורה נחשבו לשתי תכונות שונות של גופים חומריים.
בשלב מסוים פיסיקאים גילו שניתן להסביר את תופעת הטמפרטורה באמצעות מהירות.
למעשה הטמפרטורה היא ביטוי של המהירות הממוצעת של מוליקולות החומר. כוס מים בה המוליקולות נעות מהר יותר תהיה חמה יותר מכוס מים בה המוליקולות נעות לאט יותר.
אי לכך תופעת המהירות היא יסודית יותר מתופעת הטמפרטורה שבתורה היא תופעה נובעת (emergent phenomena) או תכונה נובעת (emergent property) של מהירות.
הטמפרטורה תלויה במהירות. אם לא היתה קיימת מהירות, אם הכל היה סטטי, טמפרטורה לא היתה קיימת. לעומת זאת מהירות אינה תלויה בטמפרטורה. גם למולקולה יחידה יש מהירות. גם לחלקיקים וגלים יש מהירות, אך אין להם בהכרח טמפרטורה. (לפחות לא באותו מובן).
אי לכך ניתן לומר שהמהירות היא סיבה לטמפרטורה.
מתוך תיאור זה עולה באופן טבעי השאלה: "מהם הרכיבים היסודיים ביותר של המציאות?" הרכיבים שאינם ניתנים לחלוקה או להסבר על ידי רכיבים אחרים.
בעבר חשבנו שאטומים הם הרכיבים יסודיים של המציאות. המילה אטום משמעותה ביוונית "לא ניתן לחיתוך". מאז גילינו שאטומים אינם יסודיים ושהם תופעה נובעת של תופעות יסודיות יותר.
למעשה גם היום איננו יודעים מהם הרכיבים היסודיים ביותר של המציאות.

חשוב לשים לב שכשאנו מדברים על סיבתיות אנכית, איננו באמת מדברים על דבר אחד הגורם לדבר אחר. מהירות המוליקולות אינה באמת גורמת לטמפרטורה. הטמפרטורה היא פשוט תיאור נוסף למהירות המוליקולות.
כמו כן קל להבין שאין כאן השפעה בזמן. ברגע שמהירות המוליקולות גדלה, גדלה גם הטמפרטורה. אין מרווח זמן בין השניים.
תיאור של המציאות הוא פונקציה של המחשבה, ולכן האבחנה בין תופעות מסדרי גודל שונים אינה תכונה של המציאות עצמה, אלא של האופן בה אנו מתארים אותה לעצמנו.
במציאות קיימות רק התופעות היסודיות ביותר. החלוקה לתופעות מסדרי גודל שונים נמצאת רק במחשבה. מה שתורם לכך הוא תחום רגישותם של החושים שלנו.
למשל, העצבים שלנו אינם מסוגלים לחוש בתנועתה של מוליקולה יחידה. הם כן יכולים לחוש בתנועה של מספר רב של מוליקולות, ואלו ייוצגו בתודעה שלנו כתחושת טמפרטורה, לחץ, צליל וכדומה, בהתאם לסוג החוש שבא באינטראקציה עם המוליקולות.