La causalité en physique
Une exploration

 

Les défis à une formulation du lien causal en physique sont nombreux et vont jusqu'à le mettre en doute. Son objectivation n'a rien d'évident non plus. Récemment diverses formulations ont été proposées en physique. Il convient d’opérer un retour critique sur les éléments abordés, afin de juger de la valeur des attaques contre l’existence d’un lien causal, ce qui ouvre sur la notion de mondes multiples.

 

Pour citer cet article :

Mehyaoui, Selma. La causalité en physique - Une exploration. Philosophie science et société. 2022. https://philosciences.com/la-causalite-en-physique-une-exploration.

 

Texte intégral :

Introduction

Werner Heisenberg¹, prix Nobel de physique et figure incontournable de la physique quantique de la première moitié du XXe siècle, consacre, dans son ouvrage La nature dans la physique contemporaine, un bref chapitre² au concept de causalité. Ouvrons-le, découvrons-le. Nous lisons :

« Historiquement parlant, l’application du concept de causalité à la règle de cause à effet est relativement récente. Dans les philosophies anciennes, le terme causa avait une signification bien plus générale qu’il ne l’a aujourd’hui. (...) La transformation du concept de causa dans le concept actuel de cause s’est produite au cours des siècles, en liaison interne avec la transformation de la réalité entière, telle que les hommes la conçoivent, et avec la naissance des sciences de la nature au début de l’ère moderne. »³

La concision de ce chapitre, qui tient sur deux pages à peine, nous laisse sur notre faim. Car les chapitres suivants sont eux consacrés au principe de loi (de loi statistique, par exemple), considérant comme acquise notre intuition du concept de « causalité » et sa longue Histoire. Dans cette perspective, un certain nombre d’ouvrages se proposant d’explorer la notion de causalité embrassent par la même occasion celle de loi⁴. Pourtant, il y a une différence de taille entre la causalité et loi : nous savons, d’expérience, que toute loi n’est pas asymétrique, que toute loi n’est pas issue d’un lien causal, en d’autres termes (pensons à la mécanique newtonienne !) que des interactions nous sont données, en physique, en faisant l’économie du concept de causalité.

Cette possibilité a été mise en avant  par Russell en 1912⁵ comme un argument probant en faveur de l’abandon pur et simple de la causalité en physique (propos que nous serons amenés à nuancer), ne vaut pourtant pas pour le sens commun. Car, souvenons-nous, depuis notre plus tendre enfance, nous faisons l’expérience d’un récit du monde déployé en schémas causaux, en mécanismes se laissant conter par un fil narratif décrivant le monde physique en termes de relations de cause à effet : à ce titre, la physique du débutant, la physique du profane, la physique non encore mathématisée (mais est-elle seulement, alors, déjà, une physique ?⁶), ne fait aucunement l’économie de cette notion. Pensons à la chute en cascade de dominos, à l'effondrement d’un château de cartes - il y aurait tant d’autres exemples, encore, d’occasions à une appréhension rationalisante, mobilisant la causalité, d’un phénomène pressenti comme explicable dans une physique naïve des corps.

Le but de notre exploration est donc de combler une ellipse, de deviner ce que peut être ce concept que Heisenberg suggère en clair obscur dans les non-dits de son livre, et ce faisant de nous initier à la variété des systématisations proposées, en philosophie, et particulièrement en philosophie de la physique, pour répondre à une question redoutable : « qu’est-ce que la causalité ? ».

Cette question se déploie en des schémas d’une grande volubilité, que nous explorerons de façon partielle (et sans doute partiale) au cours de la troisième partie. Mais, avant même d’être posée, une autre question la précède en droit : « la causalité existe-t-elle ? ». Car, peut-on chercher à qualifier une chose qui n’existerait pas ? Dans une deuxième partie, seront exposées les mises à l’épreuve du concept de causalité voire le scepticisme défiant qui met en doute son existence. Ces mises à l’épreuve seront dépassées par une lecture critique de ces dernières, proposée dans une quatrième partie - une partie d’ouverture, qui nous éloignera un peu des sentiers canoniques d’exploration du sujet, et qui pointera des enjeux noétiques saillants dans le problème qui nous occupe.

Bien sûr, ce travail s’inscrit dans le cadre d’une réflexion de philosophie de la physique, et c’est donc en physiciens, que nous ne sommes pas tous, que nous nous intéresserons à ces deux questions : la possibilité de l’expérience, ou la compréhension en des termes familiers au physicien, des modèles de causalité proposés, seront donc centrales.

Mais avant de nous lancer dans le vif du sujet, proposons, en guise de première partie, un bref survol historique du concept de causalité.
Avant même de répondre à nos deux questions (« qu’est-ce que la causalité ? Existe-t-elle seulement ? »), nous allons voir en effet qu’elles ont une antiquité, un moyen-âge et une modernité.

I. Survol Historique

Aristote a sans doute été le premier à proposer une approche systématique de la pensée du lien causal. Notons qu’il est intéressant de relever, et nous citons Michel Malherbe ce faisant, que « Aristote définit la philosophie comme la science qui spécule sur les premiers principes et les premières causes »⁷. Intéressant, pour nos autres curieux de physique, c’est précisément dans sa Physique, au sein de deux sections intitulées « Les manières de dire le pourquoi »⁸ pour l’une, « les quatre causes »⁹ pour l’autre, qu’Aristote détaille la donnée de quatre causes : la cause matérielle, la cause formelle, la cause efficiente, et la cause finale. Répétons-le, le schéma prédicamental permettant d’aborder la pierre de voûte de la philosophie (la causalité) est donnée dans son ouvrage de physique : encore une fois, en tant que curieux de physique, voire que physiciens amateurs, nous sommes comblés !

Détaillons ces quatre causes par un exemple. À nouveau, référons-nous au formidable Qu’est-ce que la causalité (Vrin, 1994) de Michel Malherbe. Michel Malherbe prend l’exemple de l’aspirine.

« [L]’aspirine est la cause efficiente ou productrice de la santé retrouvée. Mais nous savons que chez certains sujets l’aspirine ne fait pas d’effet et que, par conséquent, la nature corporelle du patient est un facteur qui doit être pris en considération (...). Il faut donc distinguer une autre sorte de cause, ce qu’Aristote nomme la cause matérielle, c’est-à-dire la cause passive placée dans le patient, qui est le corrélât de la cause active placée dans l’agent. (...). [L]’aspirine, n’aurait pas d’effet si par sa nature même le corps malade ne tendait pas à rétablir sa santé, s’il n’y consacrait pas ses puissances propres (...). Tout corps vivant, en tant que tel, par l’énergie de sa propre vie, tend à conserver les équilibres propres à sa survie. Il y a donc dans le corps propre du patient une puissance de vie sans laquelle il n’y aurait pas de guérison. C’est une troisième sorte de cause à considérer, qu’Aristote appelle la cause formelle (...). (...) La santé, le bien-être est (...) ce en vue de quoi s’accomplit toute l’opération. Et si le patient ne se portait pas vers une telle fin, il ne prendrait pas le remède. Ce qui fait une quatrième sorte de causalité, ce qu’Aristote appelle la cause finale. »¹⁰

La postérité philosophique de la causalité aristotélicienne retiendra la seule causalité efficiente, qui sera celle qui va nous occuper et qui correspond le mieux à la causalité scrutée en philosophie de la physique.

Les médiévaux arabes puis latins ont découvert, traduit, lu Aristote. L’oeuvre du Stagirite est en effet pour eux une source incontournable, un legs fondamental. Ils en auront retenu la donnée de la causalité efficiente comme possible cause présente dans la nature. Néanmoins, la question que ces philosophes se posent est moins celle de la nature du lien causal que celle de ses agents. Dieu est l’Agent par excellence de la causalité et la question de savoir s’il a le monopole de cette causalité ou s’il y a place pour un pouvoir causal dans les agents de la nature donne lieu à des prises de position définitives et tranchées. Ce fut l’occasion de vives polémiques diachroniques entre, par exemple, Al Ghazali (XIe siècle, Perse) et Ibn Rushd (XIIe siècle, Andalousie), polémiques ou disputes répétées tout au long du Moyen- Âge. On distingue trois écoles : les occasionnalistes, les concurrentistes, et les conservationnistes¹¹.

Selon les occasionnalistes, Dieu a le privilège exclusif de la causalité, du pouvoir causal. Selon les concurrentistes, des agents naturels ont un pouvoir causal à la condition sine qua non d’un concourt de Dieu qui le rende effectif.
Enfin, les conservationnistes concèdent un pouvoir causal « autonome » aux agents de la nature, à condition que ces derniers soient maintenus dans leur existence (et leur pouvoir) par l’action continue de Dieu.
Déjà, Ibn Rushd, à la fois conservationniste et concurrentiste, notait que l’objet de la science était de rechercher les causes : il avait sans nul doute en tête, pour la science, la science dite naturelle, laquelle correspond à notre physique contemporaine. Ibn Rushd nous dit : « celui qui annule le principe de causalité, annule la science »¹², car « la science est la connaissance des choses par leurs causes »¹³.

Dans la lignée, des classiques comme Descartes ou Malebranche, bien que détaillant une physique renseignée et mathématisée, hériteront de cette vision de la causalité comme mettant en jeu un Agent-Dieu. Descartes, plus que Malebranche, autorisera néanmoins dans ses œuvres une lecture de la causalité en termes de mécanisme affranchie de la tutelle trop explicite ou, du moins, exclusive, de l’Agent-Dieu¹⁴. À ce titre, et contrairement à la thèse défendue par certains grands universitaires américains, Descartes (en physicien à ses heures) n’est pas occasionnaliste¹⁵. Mais il faudra attendre encore un siècle pour que la question de la nature du lien causal, plutôt que celle du privilège de son agent supposé, soit posée en des termes clairs.

En effet, si Dieu semblait bel et bien avoir le monopole de la causalité au Moyen-Âge, puis même à l’âge classique, un grand glissement ou, plutôt, un grand recentrement (un recentrement sur l’Homme), s’opère avec les Modernes. Avec Hume puis Kant, la philosophie de la causalité signe la mort de Dieu et c’est en l’homme qu’il faut chercher la réponse à la question qui consiste à se demander « qu’est-ce que la causalité ? ». À défaut de souhaiter saisir l’éventuelle essence d’un éventuel lien causal dans une Physique, c’est plutôt dans un questionnement transcendantal (au sens Kantien) que ces deux philosophes produiront des vues sur la question radicalement opposées.

Hume, dans son Enquête sur l’Entendement Humain (1748), ramène le lien causal à sa seule gestation psychologique : il réduit toute étude possible d’un éventuel lien causal, dont l’existence objective n’a désormais rien d’assuré, à la description des mécanismes psychologiques d’induction à partir de l’expérience répétée de liens de précession. « [N]ous sommes totalement incapables sur un cas unique de découvrir aucune (...) liaison nécessaire, aucune qualité qui unisse l’effet à la cause et fasse de celui-là la conséquence infaillible de celle-là. Nous trouvons seulement que, de fait, l’un suit l’autre »¹⁶, nous déclare-t-il dans la Section VII de son enquête. Autrement dit, rien ne nous autorise à postuler l’existence objective d’un lien causal dans la nature, et la causalité se réduit à un montage psychologique construit par inférence inductive à partir de l’observation répétée d’un simple lien de précession.

Pour autant, cette impuissance épistémique doit-elle conduire à un nihilisme ontologique ? Nous renvoyons à la section IV de L’Enquête sur l’Entendement Humain, « Doutes sceptiques sur les opérations de l’entendement » : comme le titre de cette section l’indique, le doute porte sur la prétention de l’entendement à atteindre un éventuel lien causal, et pas directement sur ce lien causal lui-même (en fait, cette question est l'objet d’un débat, notamment au sein des historiens de la philosophie anglo-saxons - nous y reviendrons). La thèse de Hume est donc une thèse épistémique, et non ontologique, relativement à la causalité. Pour Hume, le physicien qui cherche une causalité dans la nature œuvre en vain.

Kant est radicalement autre, dans son abord du problème. Dans la Critique de la raison pure (1781), il détaille l’existence d’une catégorie de l'entendement, d'un a priori transcendantal, correspondant à la notion de cause, laquelle accuse d’une loi de précession nécessaire¹⁷. La causalité est un concept pur qui est une catégorie de l’entendement. Or, rappelons-nous que chez Kant toute connaissance est donnée empirique rencontrant une catégorie de l’entendement : cette catégorie a donc un objet potentiel, qui lui est destiné, dans la donnée du monde. Cet objet est le lien causal en tant que tel. Par ailleurs, Kant nous dit : « Tous les changements arrivent suivant la loi de liaison de la cause et de l’effet »¹⁸. L’existence d’un lien causal est donc indubitable, n’est pas remise en cause par l’introspection transcendantale mais même, au contraire, renforcée dans sa certitude par la donnée d'une catégorie de l’entendement destinée à en accueillir l’évidence, donnée par les sens et l’expérience. Pour Kant, le physicien qui cherche la causalité dans la nature déploie, donc, un acte de connaissance - et il est parfaitement fondé à le faire.

Avec Hume et Kant, l’empirisme écossais et l'idéalisme transcendantal allemand, nous comprenons donc qu’un débat émerge qui n’hésite pas à questionner jusqu’à la pertinence même du lien causal.

II. La causalité en question

La dispute Hume-Kant est une dispute fondatrice, et nous allons voir que Hume trouvera une postérité fidèle à son scepticisme le plus franc en la personne de Russell ou de Wittgenstein. En effet, nous pouvons maintenant entrer dans le vif du sujet et comprendre comment et pourquoi les philosophes ont mis à mal ce concept de causalité, parfois au nom d’une défense intransigeante de l’intégrité de la physique. Avec la dispute Hume-Kant, il nous faut bien comprendre que le physicien est mis face à un devoir d’introspection. Pour nous tous, le physicien est un être tourné vers le monde, son regard tout entier s’épuise dans la contemplation - ou dans la scrutation. Il ne regarde pas en lui, mais hors de lui. Il ne se perd pas dans les tréfonds d’une introspection torturée, mais est tout attentif au monde qui l’entoure, éveillé, scrutateur. Eh bien justement, cette image du physicien, Hume comme Kant, et malgré le débat qui oppose leurs pensées, s’accordent pour la mettre à mal.

Ce qui nous intéresse, en philosophes de la physique, c’est la façon dont ils forcent le physicien à regarder en lui, à suspendre l’expérience pour poser la question des conditions de possibilité, internes à sa psyché, de cette même expérience. C’est le propre de ce que l'on nomme parfois « la révolution copernicienne de Kant », qui interroge les conditions de possibilité de la connaissance en privilégiant le questionnement transcendantal (au sens kantien du terme, donc) à celui qui ne vise que trop naïvement la saisie de son objet. Qui a vécu ce grand recentrement, ce grand changement de référentiel, invité par Hume et Kant dans la pensée du lien causal, doit bien admettre que c’est à rebours de ce que l’on imagine être le devoir d’oubli de soi du scientifique. Le lien de causalité deviné par le chercheur entre un événement A et un événement B est-il le fruit d’une extrapolation inductive, ou bien répond-il à un a priori solide, qui trouve toujours son objet ? Ce qu’invite ce débat Hume-Kant, c’est un moment d’introspection, paradoxal puisqu’il vise précisément à s’assurer de la possibilité d’un objet hors de soi (cet objet étant le lien causal), dans la quête objective du physicien. Et la réponse qu’ils invitent est dans l’entendement du physicien plutôt que dans la nature qu'il scrute (si tant est que l’on puisse extraire le physicien de cette nature désormais objectivée...).

Si nous devions trancher, après un moment de réflexion, nous pourrions vite être tentés de donner raison à Hume du fait du coût, en terme d’économie d’hypothèses, que représente la nécessité d’une catégorie a priori de causalité dans l’esprit humain. C’est en tout cas ce que feront de grandes figures du XXe siècle, qui radicaliseront le scepticisme de Hume en passant de l’épistémique à l’ontologie, de l’impossibilité de connaître un éventuel lien causal à l’impossibilité de l’existence d’un éventuel lien causal. Nous opérons en effet, à nouveau, après le survol très rapide et donc fatalement grossier de l’Histoire du concept de causalité que nous avions opéré en première partie, un grand saut dans le temps pour accueillir une grande figure de la philosophie (ainsi que de la logique et des mathématiques) du XXe siècle : le britannique Bertrand Russell (1872-1970).

Bertrand Russell, en 1912, publie un article important intitulé « On the notion of cause », et publié dans les Proceeding of the Aristotelian Society (O.U.P.)¹⁹. Russell y fait part d'un virulent scepticisme à l’égard de la causalité, emploie des mots forts, des mots qui resteront, et ce au nom de la sauvegarde d’une physique soupçonnée à tort par Bergson²⁰ (1859-1941) d’utiliser le lien causal. Il faut débarrasser la physique de toute suspicion de copinage avec la causalité. Mais Russell n’invente rien.

Avant lui, Comte (1798-1857) ou le physicien autrichien Ernst Mach (1838-1916) avaient déclaré qu’il ne s’agit nullement, pour le physicien, de rechercher un lien causal mais plutôt de rechercher des lois. À la pensée d'un lien causal, selon Mach, une sobre dépendance fonctionnelle doit être substituée. Mach détaille cela dans ses Principes de la théorie de la chaleur (1896), en déclarant : « en dehors de la nécessité logique, il n’en existe aucune autre » et « par exemple, il n’existe pas de nécessité physique » : les sciences de la nature doivent renoncer à toute recherche de causes ou de principes nécessaires. Ce faisant, Mach ne fait que reprendre la thèse esquissé par son maître de thèse allemand Fechner (1801-1887). Pourtant, Einstein lui-même, rappelions- nous en cours, en disant que « Dieu ne joue pas au dés », refusera d’hypothéquer le principe de causalité stipulant que tout phénomène a une cause. Aussi la question conservait-elle toute son actualité et sa virulence, son pouvoir polémique, à l’aube du XXe siècle.

Mais revenons à Russell. Dans son article de 1912, il affirme que « le mot de « cause » est lié d’une façon si étroite à des associations fautives qu’il mérite d’être complètement écarté du vocabulaire philosophique » : « la raison pour laquelle la physique a cessé de chercher des causes est que, en fait, il n’en existe pas » ; la « prétendue « loi de causalité » » n’a rien d’innocente selon lui, puisque « on suppose à tort qu’elle ne provoque pas de dégâts »²¹. Notons au passage qu’un de ses arguments consiste à dire que « dans des sciences aussi développées que l’astronomie ou la gravitation, le mot « cause » n’apparaît jamais ». Nous devons nous rappeler cet argument, car nous y reviendrons en quatrième partie dans une perspective plus critique.

Après Russell, c’est au tour de Wittgenstein (1921) de partir en croisade contre la causalité. Dans son Tractatus Philosophicus, brillamment préfacé par Russell, il déclare par exemple que la causalité est une superstition, que « la croyance en un lien causal est un préjugé »²², ou encore que « s’il y avait une loi de causalité, elle pourrait se formuler : « Il y a des lois de la nature. » »²³ (6.36), ce qui revient à reprendre la position de Mach ou de Mill, mais dans le cadre d’un scepticisme radical, et généralisé jusqu’à entamer la possibilité-même de ces fameuses lois. La pensée de Wittgenstein est pertinente pour le physicien car il s’attache à une philosophie plongée dans la seule donnée, immanente, des tables de vérité, et d’une intelligence vériconditionnelle des énoncés. Si la causalité existait, elle se laisserait décrire par des tables de vérité. Or, ça n’est pas le cas. Les tables de vérité ne font que donner des faits. À ce titre, le physicien n’a pas à courir après un concept vide de sens, sans extension, sans signifié. C’est une structure de renvoi vide que pointe Wittgenstein à travers ce terme de causalité. Et, à ce titre, plus que quiconque peut-être, que le physicien doit s’en débarrasser. Nous avons précisé que Russell préface le Tractatus : c’est d’ailleurs la partie la plus aisée à découvrir dans cet ouvrage que sa préface. Russell résume très bien la pensée du jeune Wittgenstein :

« Il ne peut y avoir, dans la logique de Wittgenstein, de lien causal (...) puisqu’il n’y a aucune contrainte faisant qu’une chose doit arriver parce qu’une autre arrive »²⁴.

Qui est familier de l’exposé des définitions prédictivistes de l’explication scientifique telles que mises à mal par l’historien des sciences Toulmin²⁵ comprend en quoi une bonne explication scientifique n’est pas nécessairement une bonne prédiction, et réciproquement. Ici, Wittgenstein ruine un autre espoir prédictiviste en le vidant de sa substantifique moelle, celui qui consisterait à espérer qu’un théorie physique, en vertu du principe de causalité, permette de prédire le futur. Le physicien n’est donc plus nécessairement oracle, est ramené à la saisie d’une vérité enfermée dans le seul présent : puisque, nous citons Wittgenstein « les événements futurs ne peuvent être déduits de ceux du présent ».

III. Propositions

Nous voici donc emmurés dans un scepticisme rédhibitoire ou, au contraire, libérés d’un carcan (dirait Russell) : la causalité n’est plus, il s’agit de l’abandonner. Pourtant, nous allons faire preuve d’opiniâtreté et continuer à défendre le lien causal. Pour ce faire, nous allons explorer des propositions concrètes de saisie de ce que « causer » veut dire, lesquelles propositions ont fleuri à la toute fin du XXe siècle - réveillant un débat que l’on aurait pu penser éteint, tranché, et clos. Il est à ce titre extrêmement réjouissant de constater que la question de la causalité jouit d’une contemporanéité foisonnante, protéïforme, et qui renouvelle le débat en des termes souvent plus précis que dans les travaux plus anciens.

Le premier formalisme causal qu’il s’agit ici d’aborder est celui de David Lewis, introduit dans son ouvrage Counterfactuals dans les années 70. Pour Lewis, A cause B si, dans le monde le plus proche de nous tel que A advient, B advient aussi²⁶. Des problèmes se posent, tel que le problème de préemption, mais Lewis les affronte en opérant des modifications ad hoc de sa théorie exigeant d’être capable d’exhiber une chaîne causale, de proche en proche, d’un événement à un autre²⁷. Ici, on voit que Lewis utilise la notion de monde possible. Ces mondes, ces mondes autres, forment un éventail infini de mondes possibles, dont Lewis postule l’existence objective. On dit de Lewis qu’il est un réaliste des mondes possibles, de même que Platon est un réaliste des Idées.

Cette proposition de Lewis heurtera, de prime abord, le physicien amateur. Non seulement nous perdons notre temps à parler de métaphysique et non pas de physique (puisque, oui, Lewis est un métaphysicien), mais en plus cette métaphysique est tout sauf économe ontologiquement ! Pourtant, nous allons devoir nous rappeler, en quatrième partie, que la physique aussi sait s’accompagner d’ontologies pour le moins baroques et « chargées » - et qu’à ce titre le physicien, notamment le physicien quantique, ne devrait pas balayer d’un revers de main, ou du moins pas sur ce prétexte, la causalité proposée par Lewis. En outre, cette causalité a le mérité de se prêter, dans une certaine mesure, à l’expérience de pensée, laquelle a retrouvé toutes ses lettres de noblesse en physique depuis Galilée.

Un autre formalisme de la causalité, presque contemporain de Lewis puisqu’également proposé dans les années 70, s’énonce en termes de manipulabilité. Il fut proposé par James Woodward, et se laisse résumer dans la section 1.3. de son livre Making things happen (2003). Qui dit, entend, ou lit « manipulabilité », pense « manip’ » - et qui pense « manip’ » pense au physicien (ou au chimiste...). En effet, nous allons voir que ce formalisme de la causalité se prête à l’expérience, rend falsifiable l’assertion « il existe un lien causal entre A et B », assertion qui survit donc au couperet Popperien du critère de falsifiabilité.

Ce que James Woodward propose est très simple : il s’agit de dire que A cause B si une intervention sur A change B. On comprend alors que le physicien a tout loisir de révéler du lien causal dans l’expérience. Nous tenons infiniment à cette notion d’expérience, laquelle est au coeur de la pratique du physicien, même dans des domaines spéculatifs comme la physique quantique (songeons par exemple aux expériences d’Alain Aspect) : Pierre Duhem, dans La Théorie physique, son objet, sa structure (1906), nous dit : « Une expérience de Physique est l'observation précise d'un groupe de phénomènes, accompagnée de l'INTERPRÉTATION de ces phénomènes ; cette interprétation substitue aux données concrètes réellement recueillies par l'observation des représentations abstraites et symboliques qui leur correspondent en vertu des théories que l'observateur admet »²⁸.

Ici, il conviendrait donc de parler d'interprétation causale. La question qui se pose alors est celle de savoir si la causalité est la donnée d'un lien objectif réel ou si elle est de nature purement épistémique, pure interprétation. Cette question s’était déjà posée lorsque nous avions évoqué le débat Hume-Kant et ne saurait être tranchée simplement. D’ailleurs, toute une école d’interprétation de Hume, le courant dit du New Hume, plaide pour une lecture de ce dernier faisant place à une causalité objective dans le monde réel - notons que parler de « monde réel » n’a rien de trivial, même en physique (pensons aux passionnantes méditations de E. Schrödinger dans L’esprit et la matière, ou même à nouveau au premier Wittgenstein du Tractus, qui questionne la notion de monde). Le texte de Pierre Duhem sur l'expérience, et singulièrement sur l’expérience en physique, couplé à la proposition woodwardienne, pose donc plus de « problèmes » qu’il n’en résout.

Mais continuons notre revue partielle²⁹ des formalismes contemporains de la causalité, en restant dans le champ de la manipulabilité et de l'expérience. Conjointement à la causalité de Woodward, nous pourrions évoquer celle de Von Wright qui, dans les années 1970 toujours, présente une conception anthropocentrique de la causalité en reprenant son prédécesseur Gasking. Elle aussi, se laisse mettre en expérience, est apte à se laisser mettre à l’épreuve par le dispositif empirique du physicien. Selon lui, « la relation causale peut être dite dépendante du concept d’action (humaine) ». A est cause de B si « des événements de type B peuvent être produits en produisant des événements de type A » (Von Wright reprend Gasking, qui proposait une conception toute similaire de la causalité en 1955). La défense de Von Wright est subtile, face au procès en réduction de la causalité à l’action : « aucune preuve ne peut, je pense, décider lequel est le concept le plus fondamental, l’action ou la causalité. Une manière de contester ma position serait de maintenir que l’action ne peut être comprise que si la causalité est déjà intelligible. Je ne dénierai pas que ce point de vue aussi peut être défendu par de puissants arguments », déclare-t-il en 1971. Citons Max Kistler : « La thèse principale de Von Wright ne concerne pas la nature de la causalité elle-même, mais les conditions nécessaires pour que nous parvenions à en avoir connaissance »³⁰. Woodward et Von Wright arment donc le physicien, en le dotant d’un pouvoir d’investigation, de la possibilité de « révéler » l’existence d’un lien causal - à défaut, donc, d’être en mesure de pouvoir sonder la « nature » de ce dernier. Ici, contrairement à Hume, la donnée des modalités de connaissance du lien causal ne limite pas notre prétention à atteindre ce dernier.

Enfin, une dernière proposition, qui flattera les intuitions du physicien amateur, du biologiste ou du chimiste, est celle de la causalité en tant que transfert de quantité conservée. C’est une proposition récemment défendue par Maximilien Kistler et qui est assez minoritaire bien que, à certains égards, assez convaincante. Historiquement, cette thèse fut introduite par Salmon dans les années 90 - même si, notons-le, une certaine lecture de Descartes, par exemple, autorise la pensée d'un lien causal comme transfert de quantité de mouvement. Il s’agit de dire que lorsque A cause B, A donne de son énergie, ou une autre quantité conservée, à B. En fait, ici, A et B sont des événements, c’est-à-dire la donnée d'un objet (une portion d’espace) à un temps t, ou encore, donc, une portion, très fine sur l’axe du temps et limitée dans l’espace, de l’espace-temps. Simplement, par commodité, nous pensons plus aisément en termes d’objets (c’est-à-dire d’agents, au sens neutre). Ainsi, pour citer l’exemple célèbre de Hume, lorsqu’une boule de billiard cause le mouvement de l’autre boule, c’est qu’elle lui transmet de son énergie cinétique.

Dans un récent article (2020), publié dans le Kriterion Journal of Philosophy et intitulé « Physics’ Contribution to Causation », Max Kistler reprend cette proposition (causalité en termes de transfert de quantité physique conservée) : il met à mal l’argument de Russell selon lequel la physique ne mettrait jamais en jeu la causalité, en rappelant la donnée du cône de lumière de Minkowski et le lien tracé par les physiciens avec le principe de causalité et la borne posée, par la célérité de la lumière c, à la vitesse de transmission d’information. Cela ne doit pas nous étonner. Russell produit une claire contre-vérité en excluant la causalité du vocabulaire du physicien. D’ailleurs rappelons-nous à nouveau notre lecture du superbe L’esprit et la matière de Schrödinger : dans le chapitre intitulé « Science et religion », le prix Nobel de physique nous rappelle que « la notion d’ « avant et après » réside dans la relation entre « cause et effet » »³¹ avant, une page plus loin, de relier cette intelligence du temps avec les bornes posées par le cône de Minkowski et l’impossibilité de penser un rapport d’antériorité/postériorité hors d’un rayon c.t³² à l’événement. Il est intéressant de noter une mention laconique de la mise à mal du principe de causalité par le principe d’incertitude lorsque Schrödinger mentionne « la prétendue absence de strictes connexions causales »³³ - l’ironie affleure à fleur de texte. Quoi qu’il en soit, en ce qui concerne la thèse d’une causalité en termes de transfert de quantité physique conservée, Kistler explique que cette contrainte de transfert se laisse saisir par une fonction (par exemple, si l’on pense à la dérivée de l'énergie du système total, qui doit être nulle), rassurant ainsi, d'une certaine manière, les lecteurs assidus de Mach ou de son maître Fechner.

Cette approche de la causalité est intéressante pour le physicien puisqu’elle coïncide avec des grandeurs qui lui sont connues, en même temps qu’elle est dépendante de son outillage épistémique puisqu’il y a peut-être des grandeurs que l’on ignore encore, et qui parce qu’elles nous ont inconnues nous privent de soupçonner des liens causaux par ailleurs efficients.

Enfin, notons que cette causalité est sans doute celle qui nous rappelle le plus la causalité efficiente d’Aristote (déjà reprise et mentionnée explicitement par Descartes, qui parle de « causa efficiente » dans la troisième de ses Méditations métaphysiques³⁴) et qui flatte le mieux l’intuition du sens commun. Il est étrange, d’ailleurs, que cette rencontre entre nos attendus naïfs et ce formalisme ait lieu, puisque c’est par ailleurs une théorie d’une certaine technicité physique.

IV. Ouvertures critiques

Nous avons évoqué, aperçu, la pensée de Hume : ce faisant, nous avons insisté sur le fait que les doutes sceptiques portent sur l’entendement humain et non pas sur l’objet qu’il vise. Certains diront que c’est un sophisme, qu’hypothéquer la possibilité de connaître un objet c’est, par souci d’économie ontologique, par là même l’hypothéquer lui-même. À vrai dire, comme nous l’avons déjà mentionné, cette question est justement l’objet d’un débat, intitulé « The new hume debate »³⁵. Le « New Hume », ici, c’est un Hume réaliste causal. C’est à dire un Hume qui ménage un place à la possibilité d'un existence objective du lien causal. Autrement dit, les historiens anglo-saxons défendant la thèse du New Hume disent que Hume ne remet en cause que notre prétention à connaître le lien causal, et pas le lien lui- même, que le glissement de l’épistémique à l’ontologique n’est pas légitime, et même qu’il est hors de propos dans le cas de Hume puisque l’on pourrait deviner, texte à l’appui, que la causalité existe bel et bien dans la nature selon lui.

Souligner l’existence de ce débat n’a rien du caprice historiciste : nous devons en effet rester attentif au fait que Hume est un philosophe apprécié des analytiques et sans doute d’une certaine philosophie des sciences et donc que, comprendre ce débat, c’est aussi comprendre une forme de devoir d’humilité qui doit être celui du physicien - qui est certes le roi de l’enquête épistémique, le mieux armé pour sonder la nature, mais qui pour autant n’en demeure pas moins un esprit limité par ses ressources cognitives face à un monde dont la complexité le dépasse peut-être, et dont il ne devrait jamais limiter d’office la richesse ontologique sous prétexte de n’être capable de la saisir. D’ailleurs, encore une fois, postuler le physicien face au monde (plutôt que dans le monde) n’a rien d’évident - pour quelqu’un comme Schrödinger par exemple³⁶.

Cela nous emmène à un point tout à fait connexe et saillant, qui est celui du statut de l’écriture mathématicophysique du physicien. Russell, dans son article de 1912, souvenons- nous en, nous disait : « dans des sciences aussi développées que l’astronomie de la gravitation, le mot « cause » n’apparaît jamais ». Méditons cette phrase.

Ce que fait Russell, c’est qu’il fait d’un énoncé épistémique, d’une écriture, un énoncé qui collerait à son objet au point de se fondre avec lui. Or, ça n’est pas parce qu’une chose n’apparaît pas dans le discours sur le monde que cette chose n’est pas dans le monde. Et c’est là, nous croyons, qu’Husserl peut venir à la rescousse : lui qui dans sa Crise des sciences européennes et la phénoménologie transcendantale (ouvrage rédigé dans les années 30), distinguait le monde vivant du « vêtement d’idées »³⁷ qui l’épouse, en bon fils de grossiste de vêtement. Si l’étoffe couvre le corps en en épousant les formes, elle peut néanmoins en cacher les aspérités les plus fines, le grain de la peau par exemple. Et si la causalité était ce « grain de la peau », ce fin détail du monde voilé par le calque, transparent certes, adhérent certes, mais calque néanmoins, de l’écriture mathématicophysique ?

En fait, l’erreur de Russell, aurait dit Husserl, est de ne pas se prêter au jeu de ce qu’il nomme l’époché, la suspension de jugement, celle qui autorise à comprendre en quoi ce voile n’est qu’un voile, en quoi le calque n’est qu’un calque. Cette erreur, ce serait alors aussi celle de Mach ou, avant lui, de Fechner, qui pensaient en termes de fonction et s’éloignent donc du « monde de la vie » donné aux sens et seul authentique monde qui vaille. Russell voit le monde en nombres, en chiffres, en grandeurs, en lois, en logicien aussi. Son regard de savant est donc trop riche, galiléen, épistémiquement chargé, et ce faisant il refuse de voir que la théorie physique ne fusionne pas avec l’objet qu’elle décrit. Les nombres et les lois ne sont qu’un vêtement de signes, un « vêtement d’idées », dirait Husserl. Et le physicien, pour mieux ajuster sa théorie, ne doit pas oublier qu’elle n’est donc qu’un vêtement, ajustable, raccommodable, ou changeable si désuet.

À ce titre, Husserl autorise une lecture critique de l’article de Russell de 1912 en même temps qu’il pose à sa manière la question de la nécessité de l’introspection pour le physicien, une introspection très particulière certes, si elle se formule selon les termes de la phénoménologie, mais une introspection à nouveau bienvenue après que Hume et Kant en aient eux-même pointé la nécessité - comme nous l’avons déjà dit.

Enfin, afin de clore cette exploration critique sur un point de rencontre possible entre la physique et la philosophie, au delà des divorces pointés par l’exploration de cette notion de causalité, autorisons-nous un détour par la physique quantique, afin de nous convaincre de ce que nous avons rapidement annoncé au sujet de la théorie des mondes possibles de Lewis : à savoir que cette dernière ne saurait rebuter le physicien sur la seule base de son caractère spéculatif, apparemment fantasque, et peu économe ontologiquement.

En effet, il semblerait qu’un parallèle soit à faire entre les mondes possibles de Lewis et les mondes multiples de Everett. Les mondes multiples de Everett apparaissent dans les travaux du physicien éponyme dans les années 50, comme autant de monde nés de la bifurcation, au moment de la mesure, entre le monde de la mesure exhibant comme résultat l’état observé, et un autre monde où ç’aurait été l’autre état qui aurait été observé. D’ailleurs nous employons ici le conditionnel, mais il faudrait plutôt convoquer le présent, puisque cet autre monde existe, selon Everett, et représente de fait un autre univers³⁸.

Ainsi, si l’on considère un monde bénéficiant d’un temps zéro et de N particules, au bout de q mesures, (2q)N univers ont émergé. On a ainsi une arborescence exponentielle de mondes, bifurcation après bifurcation, dont chacun existe et qui sont strictement séparés les uns des autres.

Des mises en regard de la théorie de Lewis et de celle, physique, d’Everett, ont été proposées dès la fin des années 70 - nous pouvons par exemple mentionner les travaux de Brian Skyrms³⁹. Pour autant, un lien fort entre ces théories ferait-il de la métaphysique de la causalité une physique, par le truchement d’Everett ? Bien évidemment, la réponse est non⁴⁰.

Mais, quoi qu’il en soit, l’argument selon lequel le réalisme des mondes possibles serait une élucubration de métaphysicien est à relativiser par la donnée du crédit accordé, par certains physiciens précisément, à cette toute baroque⁴¹ théorie d’Everett. C’est une façon de se rappeler que la frontière entre métaphysique et physique n’est pas si tranchée, puisqu’il est légitime de se demander si, en postulant l’existence de ces mondes, Everett lui-même ne glisse pas de fait de la physique à la métaphysique.

Conclusion

Nous avons rappelé, en première partie, la très longue Histoire du concept de causalité et nous avons vu, dans une deuxième partie, que les défis à une formulation du lien causal étaient nombreux, et mettaient à mal jusqu’à l’existence-même d’un tel lien. Ensuite, nous avons néanmoins persévéré dans notre examen, en passant en revue quelques unes des formulations récentes du lien de causalité et leur fécondité possible pour le physicien. Enfin, dans une quatrième partie, nous venons d’opérer un retour critique sur les éléments abordés, afin de relativiser la portée des attaques contre l’existence d’un lien causal, et proposé une ouverture sur la notion de mondes multiples.

Il est patent que de Einstein à Schrödinger en passant par Heisenberg, le sous-entendu de Russell selon lequel les physiciens ne pensent pas en termes causaux est faux. Et quand bien même serait-il vrai, Husserl nous arme pour le rendre inopérant. De fait, qu’elle soit une catégorie de l’entendement amenée à rencontrer son pendant sensible (comme chez Kant) ou une habitude de l’esprit (comme chez Hume), la causalité demeure une notion usitée et présente dans l’univers mental du physicien. Sans tomber dans un plaidoyer excessivement partial, nous aurons donc tenté de mettre en relief cette présence et la fécondité de sa mise à l’épreuve par les diverses tentatives de formalisation.

En outre, ce qui aura émergé avec notre étude, c’est aussi la pertinence du concept de causalité s’il s’agit de cerner les variations qui peuvent ou doivent s’opérer dans le rapport au monde du physicien, et dans la représentation que ce dernier se fait de ce monde - lequel physicien est confronté, avec le problème de la causalité, aux limites de sa prétention noétique.

 

Notes :

1 Werner Heisenberg était allemand : né en 1901 et décédé en 1976, il fut l’un des pères de la mécanique quantique et obtint le prix Nobel de Physique en 1932. Citons son récit autobiographique et philosophique, La partie et le tout (1969), lequel permet d’initier le profane avec didactisme et profondeur au sujet des enjeux de la mécanique quantique et des dilemmes moraux posés au scientifique en temps de guerre.

2 Voir, dans cet ouvrage, au sein de la Partie II « Physique de l’atome et loi de causalité », le chapitre 1 « Le concept de « causalité » ».

3 In La nature dans la physique contemporaine, Partie II chap. 1, Éditions Gallimard 1962, p. 40.

4 Pensons par exemple au très documenté Causalité et lois de la nature (2000), de M. Kistler, publié aux éditions Vrin dans la collection Mathesis.

5 Voir l’article « On the notion of cause », 1912, in « Proceedings of the Aristotelian Society, New Series, Vol. 13 ».

6 Répondre par la négative, ce serait se mettre en porte à faux vis-à-vis de l’enthousiasme qui sera bientôt le notre face à la donnée d’une place accordée à la causalité dans la Physique d’Aristote - « physique » qui n’était bien évidemment pas mathématisée.

7 In Michel Malherbe, Qu’est-ce que la causalité ?, Éd. Vrin 1994, pp. 6-7.

8 In Aristote, Physique, Livre II, Chapitre 3.

9 In Aristote, Physique, Livre II, Chapitre 3.

12 Ibn Rushd/Averroès, in L’incohérence de l’incohérence.

13 Ibn Rushd/Averroès, in Les méthodes de la démonstration dans les dogmes de la religion.

14 Songeons à la sixième partie du Discours de la méthode (1637), à la troisième de ses Méditations métaphysiques (1641), ou encore à ses schémas mécanistes du Traité de l’Homme (1633, publication posthume) - l’exploration de la causalité chez Descartes étant par ailleurs l’objet d’un autre travail, en cours d’élaboration.

15 On confrontera par exemple, sur cette question, les textes de Garber ou Nadler (voir par exemple Daniel Garber, « Descartes and occasionalism », in Steven Nadler (ed.) Causation in Early Modern Philosophy (1993)) à la proposition de Tad Schmaltz dans Descartes on causation, Oxford University Press, 2007.

16 In D. Hume, Enquête sur l’entendement humain, « VII. L’idée de liaison nécessaire », Éd. Vrin (bilingue), 2008, p. 179.

17 Dans l’ « Analytique transcendantale » de sa Critique de la raison pure, « Deuxième Analogie », Kant détaille le principe de succession selon la loi de la causalité (Éditions Gallimard (1980), Collection Folio/ Essais, pp. 231-247.

18 Kant, Critique de la raison pure, Éditions Gallimard (1980), Collection Folio/Essais, p. 231.

19 Une traduction en langue française de cet article par Max Kistler est disponible au sein d’un l’ouvrage de Bertrand Russell intitulé « Mysticisme et logique » et publié chez Vrin (2007).

20 Dans son Essai sur les données immédiates de la conscience, publié en 1889.

21 Nous citons la traduction française de l’article proposée par Max Kistler - in B. Russell, Mysticisme et logique, Vrin.

22 Voir Wittgenstein, Tractatus philosophicus, proposition 5.1361 - Éditions Gallimard, Collection Tel (1933 pour la traduction française), p. 73.

23 Voir Wittgenstein, Tractatus philosophicus, proposition 6.36 - Éditions Gallimard, Collection Tel (1933 pour la traduction française), p. 107.

24 Ibid., p. 21 de l’édition citée.

25 Se reporter au formidable L’explication scientifique (1962) de S. Toulmin - publié chez en Armand Colin en 1973.

26 Lewis parle de causalité entre événements, et utilise les notations de la logique modale pour exprimer le lien causal. Ici, nous ne donnons pas le détail de sa théorie. Le lecteur curieux pourra se référer à un court article de Lewis, éloquemment intitulé « Causation », publié en 1973 dans le Journal of Philosophy.

27 Max Kistler expose en détail les ajustements que Lewis a proposé à sa théorie, au sein d’un chapitre intitulé « La Causalité » dans le livre Précis de philosophie des sciences de Barberousse, Bonnay, Cozic (éd.) publié en 2011 chez Vuibert. On se reportera plus particulièrement aux pp. 111-118.

31 In L’esprit et la matière, traduction Michel Bitbol, Edition du Seuil 1990, p. 220.

32 Où c est la célérité de la lumière, t le temps écoulé.

33 In L’esprit et la matière, traduction Michel Bitbol, Edition du Seuil 1990, p. 220. 

37 Cette très belle expression est d’Husserl. Voir La crise des sciences européennes et la phénoménologie transcendantale, partie I, section 9 « La mathématisation galiléenne de la nature », paragraphe h) - Editions Gallimard, Collection Tel (1989), p. 60.

38 Aurélien Barrau nous explique que, selon Everett, « au moment de la mesure, naîtrait un nouvel univers préservant de façon globale l’existence des deux états [mesurables] » p. 80 in Barrau, Gyger, Kistler, Uzan, Les multivers - Mondes possibles de l’astrophysique, de la philosophie et de l'imaginaire, Flammarion, Collection Champs Sciences, 2020.

39 Un article, « Possible Worlds, Physics and Metaphysics », fut par exemple publié par cet auteur dans la revue Philosophical Studies: An International Journal for Philosophy in the Analytic Tradition en 1976.

40 Nous souhaitons nous autoriser une acception du terme « possible » qui dépasse l’actualité des mondes atteints par bifurcation dans le modèle d’Everett.

41 Le terme ne se veut pas péjoratif.