考虑规则{BAAB},从BABABA开始:
资源函数[“多路系统”][{“BA”->“AB”},{“BABABA”}、7,“状态图”]
如前所述,通过该图有不同的可能路径,对应于系统的不同可能历史。但现在所有这些路径都汇聚到一个最终状态。在这个特殊的例子中,有一个简单的解释:规则是通过重复换位BA来有效地在B前面排序As虽然可以使用多种不同的可能转位序列,但所有这些序列最终都会得到相同的答案:排序状态AAABBB。
有许多系统以这种方式运行的实际例子,允许以不同的顺序执行操作,生成不同的中间状态,同时总是导致相同的最终答案。(括号内)算术的评估或简化(例如[54])、代数或布尔表达式是示例,lambda函数评估也是如此[55].
然而,许多替代系统都不具备这一特性。例如,考虑规则{ABAA、ABBA},再次从BABABA开始。与排序规则一样,经过有限的步骤后,此规则将进入一个不再更改的最终状态。但与排序规则不同,它没有唯一的最终状态。根据采取的路径,在这种情况下,它会进入三种可能的最终状态之一:
图形[ResourceFunction[“多路系统”][{“AB”->“AA”,“AB”->“BA”},{“BABABA”},7,“StatesGraph”],纵横比->.7]
但是,那些不会在特定的最终状态“终止”的系统呢?有什么方法来定义“路径独立性” [55]—或我们将称之为“因果不变性” [1以下为:9.10]—为了这些?
再次考虑规则{A类 BBB、BB A类}我们在上面讨论过:
资源函数[“多路系统”][{“A”->“BBB”,“BB”->“A”},{“A”{,8,“StatesGraph”,“IncludeStepNumber”->真]
步骤2中的状态BBB有两个可能的继承者:AB和BA。但在另一个步骤之后,AB和BA再次收敛到状态BBBB。事实上,同样的事情在整个图形中都会发生:每次两条路径分开时,它们总是在多走一步后重新融合。这意味着实际的图形由边缘的“钻石”集合组成[56]:
CloudGet[“https://wolfr.am/KVMoU5RS"]
然而,没有必要仅通过一步就实现重新会聚。例如,考虑规则{A类 AA、AAAB}公司以下为:
Highlight图表[资源函数[“多路系统”][{“A”->“AA”,“AA”->“AB”},“AAA”,3,“StatesGraph”],{“AAA”\[DirectedEdge]“ABA”,“ABA”\[DirectedEdge]“ABAA”,“ABAA“\[DirectedEdge]”ABAB“,“AAA”\[DirectedEdge]“AAB”,“AAB“\[DirectedEdge]”AAAB“,“AAAB”\[DirectedEdge]“ABAB”}]
如图所示,有从AAA到ABA和AAB的路径—但这些只是在多走了两步之后才再次恢复(对ABAB)。(通常,重新收敛可能需要任意数量的步骤。)
一个系统是否是因果不变量取决于它的初始条件。例如,考虑规则AAAAB公司。对于初始条件AABAA,规则是因果不变量,但对于初始条件3A,规则不是:
资源函数[“多路系统”][{“AA”->“AAB”},{#},3,“StatesGraph”,“IncludeStepNumber”->True,ImageSize->300,纵横比->.6]&/@{“AABAA”,“AAA”}
当一个系统在所有可能的初始条件下都是因果不变量时,我们可以说它是完全因果不变量。(这本质上是术语再写系统理论中讨论的汇合特性。)稍后,我们将讨论如何系统地测试因果不变性—我们将看到,对于特定的初始条件,测试总因果不变性往往比测试因果不变性更容易。
因果不变性起初可能看起来是一个相当模糊的属性。但在我们模型的背景下,我们将从中看到,它实际上可能是一系列物理基本特征的关键,包括相对论不变性、广义协方差和局部规范不变性,以及量子力学中客观现实的可能性。