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L’étude scientifique obéit-elle à la relation de cause à effet ?

lundi 31 décembre 2012, par Robert Paris

« De la poule ou de l’oeuf, laquelle est la cause et lequel est l’effet ? »

« De l’électricité et du magnétisme, dans l’électromagnétisme, lequel est la cause et lequel l’effet ? »

« Dans la chute des corps par gravitation des masses, la gravitation et la masse, laquelle est la cause et laquelle l’effet ? »

Pour le proverbe populaire « Il n’y a pas de fumée sans feu. », tout à une cause cependant...

Proverbe du bon sens populaire

« A constitue l’essence de B, si et seulement si :

- l’existence de B implique l’existence de A

- la non-existence de B implique la non-existence de A »

L’Ethique de Spinoza

« Si nous pensons à une blessure, nous pouvons à peine nous empêcher de réfléchir à la douleur qui la suit. (…)Mais l’espèce la plus habituelle de rapport entre les différents évènements qui entrent dans une composition narrative est celle de cause à effet (...) la connaissance des causes est non seulement la plus satisfaisante, cette relation ou connexion étant la plus forte de toutes, mais aussi la plus instructive ; car c’est cette connaissance seule qui nous rend capables de dominer les évènements et de gouverner l’avenir. (…) Tous les raisonnements sur les faits paraissent se fonder sur la relation de la cause à l’effet »

L’Entendement de Hume

« À cause du clou, le fer fut perdu.
À cause du fer, le cheval fut perdu.
À cause du cheval, le cavalier fut perdu.
À cause du cavalier, le message fut perdu.
À cause du message, la bataille fut perdue.
À cause de la bataille, la guerre fut perdue.
À cause de la guerre, la liberté fut perdue.
Tout cela pour un simple clou. »

Benjamin Franklin

« L’objet est soit dessein soit objet selon la façon dont il nous plaît de le regarder, et nous pouvons prendre en tout temps une cause pour un effet et réciproquement, de sorte que nous ne pouvons jamais, d’une manière absolue, distinguer l’un de l’autre. »

Edgar Poe

« Nous devons envisager l’état présent de l’univers comme l’effet de son état antérieur, et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d’ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l’analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et l’avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux. »

Pierre-Simon Laplace, Essai philosophique sur les probabilités (1814)

« La cause et l’effet constituent un seul et même contenu. (…) Tous les deux se présupposent et agissent l’un sur l’autre, tous les deux se précèdent et se posent l’un l’autre. Tous les deux sont le résultat de leur action réciproque. »

Hegel dans Petite Logique

« Pour connaître ces détails » (ou les particularités du tableau d’ensemble des phénomènes universels), « nous sommes obligés de les détacher de leur enchaînement naturel ou historique et de les étudier individuellement dans leurs qualités, leurs causes et leurs effets particuliers. (…) Cause et effet sont des représentations qui ne valent comme telles qu’appliquées à un cas particulier, mais que, dès que nous considérons ce cas particulier dans sa connexion générale avec l’ensemble du monde, elles se fondent, elles se résolvent dans la vue de l’universelle action réciproque, où causes et effets permutent continuellement, où ce qui était effet, maintenant ou ici, devient cause ailleurs ou ensuite, et vice versa. »

Engels dans l’Anti Dühring

« Il n’y a dans la nature ni cause ni effet »

Mécanique de Mach

« Mach avait raison quand il affirmait qu’il n’y a plus de cause et d’effet dans la nature. »

Cassirer dans « Déterminisme et Indéterminisme dans la physique moderne »

« Ce qu’on affirme nécessaire, écrivait Engels, est composé de purs hasards et le prétendu hasard est la forme sous laquelle se cache la nécessité. La causalité linéaire est suffisante pour des phénomènes simples. Mais cette forme simpliste de détermination ne suffit lorsqu’on se trouve devant des systèmes complexes et sensibles. (...) Le hasard n’est pas la négation de la causalité et du déterminisme ; il est la négation dialectique de la nécessité, expression de la richesse des déterminations des systèmes physiques. »

Bitzakis dans « Physique et matérialisme »

« Ce qui manque à tous ces messieurs (les critiques bourgeois de Marx) c’est la dialectique. Ils ne voient toujours ici que la cause, là que l’effet. Que c’est une abstraction vide que dans le monde réel pareils antagonismes polaires métaphysiques n’existent que dans les crises ; mais que tout le grand cours des choses se produit sous forme d’action et de réaction de forces, sans doute très inégales, dont le mouvement économique est de beaucoup la force la plus puissante, la plus initiale, la plus décisive, qu’il n’y a rien ici d’absolu et que tout est relatif, tout cela, que voulez-vous, ils ne le voient pas ; pour eux, Hegel n’a pas existé. »

Engels - Lettre à Conrad Schmidt - 1890

Le déterminisme naturel obéit-il à une loi de cause à effet ?

La « loi de cause à effet » (ou relation du même nom ou encore lien du même nom) est souvent confondue par le bon sens avec la notion de causalité en sciences. On peut énoncer cette « loi » par : « tout phénomène a une cause et la même cause produit toujours le même effet. » Nous allons tâcher de montrer que cet adage est erroné et trompeur même s’il semble une évidence pour le bon sens. Pourtant, nous allons voir qu’il n’y a rien d’évident à distinguer une cause d’une part et un effet de l’autre, encore moins d’évidence à prouver que l’un découle de l’autre, alors que les deux sont en permanence en interaction avec tout le reste de l’environnement, pas du tout d’évidence non plus à prouver qu’il n’y a pas seulement succession mais véritablement causalité.

La causalité est certainement une base fondamentale des sciences mais pas la loi de cause à effet et c’est ce que nous allons tenter de montrer.

Le déterminisme, qui suppose l’existence d’une causalité dans les événements, contredit l’idée du pur hasard mais elle ne se ramène pas seulement à la relation linéaire, univoque, continue de cause à effet.

Dans le sens général, le déterminisme est une position philosophique qui considère que tout effet a une cause ou une série de causes identifiables, et que la démarche scientifique consiste à chercher ces causes. Elle est donc un élément de base de la définition de la science. Mais la causalité suppose une suite d’événements dans le temps et pose donc la question : est-ce que deux événements ayant lieu en même temps est une notion de physique et est-il toujours possible dire qu’une événement a eu lieu avant l’autre ? La physique relativiste répond que non. Un mouvement se fait-il toujours dans le sens de la flèche du temps. La physique quantique répond que non.

La notion de cause est loin d’être plus évidente dans les sciences dites physiques que dans les sciences dites humaines et nous allons voir que, dans un cas comme dans l’autre, l’idée d’une relation simple et directe entre cause et effet est très loin de correspondre au fonctionnement classique de la causalité telle qu’elle est employée dans ces sciences.

Bien des gens peuvent en effet croire que la science donne des résultats quand elle trouve la cause des effets et pourtant tel n’est pas exactement son fonctionnement ni son but. Le bon sens demande au scientifique : « dites moi pourquoi » et le scientifique répond « voici comment… » mais jamais pourquoi, pour telle ou telle cause.

Par exemple, voici comment la lune tourne sur elle-même et pas pourquoi. Voici comment le noyau atomique se décompose en émettant du rayonnement et pas voici pourquoi…

Où est la cause de la rotation ? On ne sait pas. Où est la cause de la décomposition du noyau atomique ? On ne sait pas. C’est notre psychologie qui veut absolument trouver des causes et pas les sciences.

Tout d’abord cette notion « de cause à effet » nécessite de pouvoir distinguer d’un côté la cause et de l’autre l’effet. Prenons un exemple : une masse d’air monte ou descend et sa température change en liaison avec ce mouvement. Mais lequel est la cause : le mouvement ou le changement de température. Les deux direz-vous : l’air chaud monte et l’air qui descend refroidit. Pas moyen de distinguer la cause et l’effet dans ce phénomène. La loi est interaction et pas action ni même action suivie de réaction.

L’interaction agit dans les deux sens en permanence sans qu’on puisse dire : ceci est survenu avant et ceci après.

La notion de « cause à effet » aurait nécessité au moins une succession temporelle indiscutable : la cause avant l’effet et une corrélation bien établie : l’effet à chaque fois qu’il y avait la cause.

Les forces physiques ont été appelées interactions parce qu’il est impossible de dire quel corps agit sur l’autre et dans quel sens, quelle est la cause et quel est l’effet.

Quatre interactions élémentaires sont responsables de tous les phénomènes physiques observés dans l’univers, chacune se manifestant par une force dite force fondamentale. Ce sont l’interaction nucléaire forte, l’interaction électromagnétique, l’interaction nucléaire faible et la gravitation.

Dans toutes ces relations physiques, il est impossible de distinguer cause et effet. Dans toutes les interactions, l’effet est cause et distinguer l’élément premier (en termes temporels ou de causalité) n’a pas de sens.

Deux particules électrisées peuvent par exemple interagir mais laquelle est en train d’agir sur l’autre ? Les deux en permanence. Si elles échangent un photon, peut-on dire laquelle l’envoie à l’autre ? Non. Si deux particules échangent de l’énergie, laquelle l’envoie et laquelle la reçoit ? On ne peut pas répondre à cette question.

On peut croire que c’est parce qu’on manque d’une connaissance suffisamment fine que l’on ne sait pas répondre. La physique quantique a démontré que, plus on a une connaissance fine, moins il est possible de répondre à cette question ! En effet, au niveau quantique il devient impossible de distinguer émettre une particule avec recevoir une antiparticule. Il devient impossible de distinguer l’événement qui précède l’autre, la cause et l’effet.

Il n’y a pas méconnaissance dans l’absence d’une relation unilinéaire de cause à effet. Et ce n’est pas seulement vrai au niveau quantique. Par exemple, on peut établir dans un gaz enfermé dans une enceinte une relation entre la température et la pression mais personne ne peut dire : voilà l’une est la cause de l’autre. L’interaction signifie que ces deux paramètres sont reliés à un troisième qui est le mouvement des molécules. Chacun l’exprime à sa manière et ces deux paramètres croissent ensemble sans que l’un ait été cause de l’autre…

Croire en une relation de « cause à effet » suppose un certain nombre de conditions dont aucune n’est, nous le verrons, généralement réalisée :

1°) que la connaissance des conditions d’existence de la cause et celles de l’effet puissent être suffisamment précises pour qu’on soit certain que l’on peut dire que la cause est exactement réalisée et que l’effet a exactement été obtenue.

2°) que l’on soit sûr qu’il ne s’agit pas simplement d’une corrélation sans véritable relation logique du type de la nécessité. Rappelons que la corrélation ne nécessite même pas une relation, une interaction ni même aucune action entre les deux éléments. Ces derniers peuvent se succéder de manière systématique sans pour autant que cela prouve qu’ils sont en relation directe. Ils peuvent être en relation indirecte, par exemple tous deux causés par un troisième type d’événement. Ou même provenir d’un hasard qui a tendance à se produire mais n’est nullement une relation directe. La corrélation n’est pas suffisante, même si elle est répétée car on ne peut pas prouver qu’il n’y a pas un effet extérieur n’ayant rien à voir ni avec la cause ni avec l’effet.

Par exemple des belles courbes montrent qu’il y a une corrélation entre l’augmentation de la quantité de CO², de vapeur d’eau et d’azote dans l’air avec la température de l’air. C’est ce que l’on appelle « l’effet de serre ». Cet effet existe mais on ne peut pas être sûrs quand on constate la corrélation qu’elle ait été causée par cet effet. Là on pourrait dire la hausse de CO² dans l’air est cause de la hausse de température. Mais cela peut être une illusion d’optique, par exemple si des phénomènes volcaniques causent à la fois hausse des températures et augmentation des gaz en question.

3°) Même là où on est certain qu’il n’y a pas une corrélation illusoire mais une relation nécessaire et même quantifiable en termes de relation entre des paramètres, il ne s’agit généralement pas d’une « relation de cause à effet ». La relation entre la charge électrique et le champ électromagnétique en est un exemple. On ne peut pas dire que l’un est cause de l’autre. Et pas plus pour n’importe quelle particule et le champ correspondant. En fait, la science ne dévoile pas « des causes ». Quelle cause pour l’existence du système solaire, pour celle de notre galaxie, la voie lactée, quelle cause pour l’existence de la vie, quelle cause pour l’apparition des plantes ou pour celle des mousses, comme pour celle des singes ou de l’homme ? Ces questions ne sont pas reconnues comme valides par la science et elle ne cherche pas à y répondre même si le grand public et la philosophie du bon sens continuent de croire le contraire.

4°) L’absence d’un principe de cause à effet ne signifie nullement un indéterminisme, un désordre absolu, un hasard pur en somme, une absence de lois. Elle signifie que les lois ne sont pas du type linéaire, continu, positif, sans rupture de la logique formelle. La logique naturelle et sociale n’est pas du type « A implique B » qui suppose que la proposition « A implique nonA » soit toujours fausse. Dans la relation formelle, il n’existe aucune dynamique ce qui signifie que A reste lui-même et n’est pas détruit ou transformé par l’implication. Dans la nature et la société, les causes sont transformées ou détruites par leur mise en action. Elles sont de plus intrinsèquement contradictoires. La contradiction ne vient pas seulement du fait que A ait produit B : quelque chose de différent de A. L’interaction entre A et B suppose qu’en un sens B est déjà un nonA. Elle suppose aussi que A contenait déjà en son sein nonA et que le produit B contiendra également en son sein nonB. La cause A qui peut brutalement se transformer en nonA peut aussi donner un effet nonB est d’un tout autre type que celle de la logique formelle (identité A=A, tiers exclus A ou nonA). Cette logique exclue l’existence de plusieurs états potentiels coexistant. Elle exclue l’existence de propriétés contradictoires coexistant (ordre et désordre, structuration et déstructuration, stabilité et instabilité, perte et gain d’énergie, etc...) Tous les systèmes dynamiques fonctionnent pourtant sur la base de telles contradictions imbriquées.

5°) La succession des A implique B, puis B implique C, puis C implique D… etc. signifie que l’histoire est linéaire, que le temps agit de façon continue, sans saut, sans intervention du passé ancien sur le présent. Elle suppose un écoulement du temps qui ne soit ni quantique, ni hiérarchique (avec des échelles diverses interagissant), ni par bonds. Nous constatons dans tous les domaines, de l’inerte au vivant, des espèces vivantes à l’homme et à la société, des bonds de l’Histoire, des interactions à plusieurs échelles hiérarchiques, des structures emboitées dans lesquelles un passé ancien se met à interagir avec le présent. Nous remarquons des patchworks à la manière des anciens chateaux qui contiennent des parties de toutes les époques imbriquées et adaptées les unes aux autres par bricolage. Cela suppose un développement inégal et combiné dans lequel il y a des sauts, des bonds et aussi des sauts dans lesquels un très ancien passé se rappelle au présent…

6°) La linéarité du type de « A implique B » exclue les causalités en forme d’arborescence qui sont pourtant celles que l’on rencontre dans toutes les sciences. L’exemple le plus éclatant est celui de l’évolution des espèces vivantes que l’on a cherché à tout prix à imaginer sous forme linéaire du type de cause à effet, comme le singe est cause de l’homme. Mais on s’est, du coup, aperçus que ce paradigme ne fonctionnait pas. Les chaînons manquant se sont mutlipliés. L’étude de la génétique a souligné des contradictions irréconciliables avec l’image de la causalité linéaire. Il a fallu reconnaître le mode arborescent de l’évolution. Il n’y a pas lien direct de cause à effet entre les espèces que l’on a trouvé, pas plus pour les hominoïdes que pour les autres espèces vivantes. La raison en est que l’on cherche, par erreur, à relier par des segments évolutifs des espèces entièrement distinctes et on efface ainsi la phase transitoire qui a permis cette évolution, phase pendant laquelle les espèces diverses qui ont la même origine ne sont pas encore complètement séparées, restent interfécondes, échangent encore des gènes, s’influencent mutuellement. Cela signifie qu’à un moment, une potentialité de diversité (qui existait déjà potentiellement ce qui signifie que nonA existait au sein de A) se met à s’exprimer dans des sens divers. La vie se met brutalement à explorer la diversité. Mais elle commence par le faire à un stade où la divergence entre les espèces n’est pas encore réalisée. C’est ce qu’en topologie de la dynamique du développement on appelle un col. Les trajectoires des états explorent l’ensemble du col, peuvent y rester assez longtemps, s’entrecroiser, bien avant qu’une trajectoire les fasse quitter le col pour descendre une pente (suivant ainsi un attracteur pour se spécialiser, se distinguer définitivement des autres espèces).

Cette image des arborescences avec divergence et rupture est très différente de celle, linéaire et continue, sans rupture, de « cause à effet ». C’est un faisceau de causes et de circonstances (y compris de hasards) qui entraine un stade de transformation qui culmine dans un changement brutal (ou plusieurs). Le changement est une négation ou une destruction de l’état ancien et pas seulement une conséquence ou une implication (comme dans « cause à effet »).

Chaque évolution définitive est une rupture avec les multiples potentialités qui existaient encore au col. Réaliser une potentialité, c’est donc rompre avec beaucoup d’autres, y renoncer définitivement. C’est cette rupture qui rend l’évolution irréversible et historique alors que la « cause à effet » n’est pas véritablement historique, n’étant fondée sur aucune rupture. C’est cette rupture avec l’arborescence des possibles qui produit de la nouveauté. Le nouvel état se fonde sur un capital différent du tronc de départ et produit des structures nouvelles. Le processus de création n’est donc pas positif, « pour construire », mais négatif, « parce que l’on a détruit et qu’il faut bâtir du neuf ». Les structures nouvelles se succèdent mais pas le long d’une ligne du progrès, au travers des destructions et refondations. La destruction est indispensable à l’évolution. La cause en est profonde : une évolution irréversible suppose la destruction des potentialités, une bifurcation qui est rupture avec le tronc principal sans retour possible.

7°) Dans le domaine de la recherche des causes, comme dans une enquête policière, on ne trouve pas un fil conducteur mais un faisceau de preuves et de causes. C’est à cela que devra se livrer le médecin, le biologiste, le physicien ou le chimiste. Ce faisceau des sources est aussi appelé « les conditions initiales ». L’une d’entre elles ne suffit pas à mener à l’effet recherché. Il y a une arborescence dans les causes comme il y a une arborescence dans les effets. Il est rare qu’un seul effet soit possible et, s’il y en a plusieurs, le résultat devient seulement statistique. Cela signifie que l’on ne parvient pas à différencier les causes qui donnent tel effet de celles qui donnent tel autre. On parvient seulement à dire quelle part de chance pour chacune.

Un phénomène aussi simple que la réfraction/réflexion de la lumière en entrant de l’air dans l’eau (ou dans un milieu différent) ne permet pas de dire « quelle est la cause pour qu’un rayon soit réfracté et un autre réfléchi. On peut juste calculer quelle part de l’énergie rayonnée sera réfractée et quelle part sera réfléchie. Le photon parvenant à l’interface des deux milieux n’a pas « une cause » à laquelle obéir pour suivre son cheminement, cause qui serait différente pour la réfraction que celle qui le mènerait à être réfléchi…

Bien sûr, il y a une cause pour la réfraction/réflexion : c’est l’existence d’une interface entre deux milieux ayant un indice différent de réfraction. Mais ce n’est une cause d’un phénomène de type « cause à effet » puisque la même cause donne deux effets radicalement différents…

8°) Dans le domaine des systèmes dynamiques, il y a une autre source des cas où une même cause peut donner des effets très différents et même qualitativement différents. C’est ce que l’on appelle la sensibilité aux conditions initiales. On signifie par là que l’on étudie une dynamique dans laquelle deux états différents mais aussi proches que l’on veut peuvent mener finalement à des divergences radicales. Il en résulte que l’on ne peut pas savoir si on part vraiment des mêmes causes (des mêmes états initiaux) car il faudrait pouvoir mesurer des différences trop infimes. En conséquence, dans ce type de phénomènes qui est extrêmement courant et même de loin les plus courants, il n’est pas possible d’être sûrs qu’on soit partis des mêmes conditions de départ ni d’être sûrs que l’on soit parvenus aux mêmes effets. C’est de telles études que l’on appelle « le chaos déterministe ». Comme son nom l’indique, ce domaine est entièrement déterministe, obéit à des lois mais récuse complètement le « cause à effet » et, en particulier ne permet pas la prédictibilité de chaque effet. Il permet seulement de rendre compte d’un résultat global, d’une évolution de l’ensemble de la dynamique.

« Une cause très petite, qui nous échappe, détermine un effet considérable que nous ne pouvons pas ne pas voir, et alors nous disons que cet effet est dû au hasard...Mais, lors même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrons connaître la situation initiale qu’approximativement. Si cela nous permet de prévoir la situation ultérieure avec la même approximation, c’est tout ce qu’il nous faut, nous dirons que le phénomène a été prévu, qu’il est régi par des lois ; mais il n’en est pas toujours ainsi, il peut arriver que de petites différences dans les conditions initiales en engendrent de très grandes dans les phénomènes finaux... » expose Poincaré, inventant le domaine physique appelé depuis chaos déterministe.

La plupart des faits simples de la vie quotidienne sont du domaine de la physique hors de « la cause à effet ». On prend « le même » verre en porcelaine, produit par « la même » usine dans « les mêmes » conditions et on le jette à terre de « la même » manière. Et cela ne donne pas nécessairement le même effet !!!

C’est également le cas en météorologie. Le même type de nuage parcourt le même chemin vers la montagne dans les mêmes conditions de températures et de pression. Dans un cas, il va pleuvoir et une deuxième fois, cela ne sera pas le cas !!! Et pourtant ces phénomènes météorologiques obéissent à des lois connues et mêmes mathématisées. Mais les lois mathématiques en question ont des particularités qui ne leur permettent pas de prédire. Parler de lois mathématiques ne veut pas dire que l’on peut trouver des expressions mathématiques des solutions mais seulement exprimer les relations sous formes de relations. Les systèmes d’équations non-linéaires n’ont le plus souvent pas de forme d’expression des solutions… D’autre part, il y a divergence des valeurs successives à partir de petites différences au départ.

De nombreux phénomènes qui sont liés à une science ou une autre ne vérifient pas l’adage « les mêmes causes engendrent les mêmes effets. » Ainsi, les médicaments ne font pas exactement les mêmes effets car ils n’agissent pas sur les mêmes malades ou bien on n’a pas changé le patient mais c’est son état qui a changé. Dans le cas de la médecine, on n’a tout simplement jamais les mêmes causes et prétendre que la cause à effet serait toute la science exclue toutes les sciences où il n’est pas possible d’avoir les mêmes causes, notamment tout le domaine du vivant.

9°) Un autre domaine de la physique a particulièrement remis en cause le type « cause à effet » : la physique quantique. Il est impossible en physique quantique de définir une cause à chaque fois qu’on trouve un effet statistique. C’est le cas, par exemple, de la destruction radioactive d’un noyau atomique instable. Erwin Schrödinger le dira poétiquement :

" La durée de vie d’un atome radioactif est encore moins prévisible que celle d’un moineau en bonne santé. "

C’est le cas également de l’émission d’un photon par un atome excité. Le moment de cette destruction ou de cette émission ne peut recevoir une explication causale mais seulement statistique. Et ce ne sont pas des cas particuliers : tous les phénomènes quantiques sont dans le même cas. La raison en est très profonde. Tout d’abord, il y a une difficulté à parler de « même cause » ou de « même effet » puisqu’il n’existe pas une précision infinie du fait des inégalités d’Heisenberg. Ensuite, en physique quantique, il n’y a pas nécessairement évidence du phénomène qui est premier par rapport à l’autre puisqu’émettre une particule est équivalent à absorber son antiparticule… Il est même possible d’émettre après une particule que l’on absorbe … avant !!!

Born écrit « La mécanique quantique de Schrödinger donne une réponse précise à la question de l’effet d’une collision, mais il ne s’agit pas d’une relation causale. On ne répond pas à la question quel est l’état après la collision mais quelle est la probabilité d’obtenir un effet donné après la collision (...) Ici se pose tout le problème du déterminisme. Du point de vue de notre mécanique quantique, il n’existe pas de grandeur qui, dans un cas particulier, déterminerait causalement l’effet d’une collision ». Quant à Heisenberg, sa remarque cruciale était la suivante : « Ce qui a été réfuté dans la loi exacte de causalité, selon laquelle quand nous connaissons le présent avec précision, nous pouvons prédire le futur, ce n’est pas la conclusion mais l’hypothèse ». Autrement dit, ce qui a été réfuté par les relations dites d’« incertitude », c’est la possibilité de connaître l’état présent avec une précision arbitrairement bonne. S’appuyant sur cette proposition, Heisenberg se croyait autorisé à affirmer en fin de parcours que « La mécanique quantique établit l’échec final de la causalité ». Si l’on regarde ces textes fondateurs de près, cependant, le moins qu’on puisse dire est que la conséquence indéterministe qu’ils proclament ne découle pas des prémisses qu’ils posent. Max Born s’en rendait assez bien compte lorsqu’il soulignait, dès son article de l’automne 1926, que l’absence de conditions déterminantes décrites par la mécanique quantique n’implique pas par elle-même que de telles conditions ne pourront jamais être découvertes. « Je serai d’avis quant à moi, écrit-il, de renoncer au déterminisme dans le domaine de l’atome. Mais ceci est une position philosophique, pour lesquels les arguments physiques à eux seuls sont insuffisants ». Heisenberg, lui, était plus catégorique dans son assertion indéterministe, mais dès 1929 un philosophe allemand appelé Hugo Bergmann lui faisait remarquer à juste titre que son raisonnement était incorrect sur le plan de la simple logique. « Une implication logique, soulignait-il, n’est pas réfutée si l’on se contente de prouver que sa prémisse est incorrecte ». En d’autres termes, le fait qu’en vertu des relations de Heisenberg on ne puisse pas disposer au sujet de l’état présent de toutes les informations qui seraient nécessaires pour prédire exactement l’état futur, n’interdit pas de penser que si on disposait de ces informations, on pourrait faire une prédiction exacte.

10°) Il convient aussi de remarquer que la réalité ne peut pas être décrite par « une cause » et « un effet » pour la simple raison que de multiples causes sont interactives et ont de multiples effets. Les rétroactions en tous sens, en cascades, qui s’organisent, rendent impossible la distinction entre cause et effet. Par exemple, on ne peut pas isoler un groupe d’animaux de même espèce pour étudier leur évolution car ils dépendent aussi de l’évolution de l’écosystème. Le fait de séparer une cause ou un effet concernant cette seule espèce n’est pas valide.

11°) La prétendue loi de cause à effet suppose que tous les phénomènes seraient prédictibles. Or ce n’est nullement le cas : ne le sont ni les phénomènes chaotiques présentant la sensibilité aux conditions initiales, ni les phénomènes quantiques, ni les changements brutaux discontinus.

« Voici un atome d’uranium qui est resté absolument passif et invariable au milieu des atomes de la même espèce qui l’entourent pendant d’innombrables millions d’années ; tout à coup, sans aucune cause extérieure, dans un intervalle de temps dont la brièveté défie toute mesure, cet atome explose avec une violence auprès de laquelle la brisance de nos explosifs les plus formidables n’est qu’un jeu d’enfant. Ajoutez à cela qu’il en va de même pour un volcan éteint depuis des millions d’années, une espèce invariable depuis des millions d’années, une étoile stable depuis des millions d’années, etc… » écrit le physicien Max Planck dans « Initiation à la physique ».

12°) Conclusion : La causalité est-elle nécessairement linéaire ? Le chaos déterministe répond que non. Est-elle à sens unique ? La physique quantique répond que non. Une interaction entre particule est un échange de photons mais personne ne peut dire dans quel sens ....

On a longtemps pensé que la connaissance des lois permettait, à partir de la connaissance de l’état à un moment donné, de prévoir la suite du mouvement et de deviner aussi le passé à tout moment précédent. On confondait donc déterminisme et prédictibilité. D’autre part, la causalité était envisagée seulement comme une interaction instantanée entre objets indépendants et sans interaction avec le reste de l’environnement. Du coup, il y avait une cause ne dépendant de rien d’autre qui entraînait un effet. Si on reproduisait exactement la cause, on avait exactement le même effet, de la même manière et au même moment. Le meilleur exemple de loi de la physique semblait être le mouvement du boulet de canon dont on pouvait calculer exactement la trajectoire. L’existence de telles courbes du mouvement semblaient être le modèle même des lois de la nature. L’objet passait successivement par toutes les positions de la courbe et on pouvait connaître à la fois la vitesse et la position en chaque point de la trajectoire.

Voilà l’essentiel des anciennes conceptions qui ont dû être revues et corrigées. Doit-on déduire que nous en savons moins sur la nature que ce que nous croyions savoir dans cette ancienne conception ? Non, nous comprenons que les lois de la nature sont différentes de ce que nous croyions. Elles ne sont pas du type une cause- un effet ni du type une loi = une trajectoire. Fondamentalement, la raison en est que le monde n’est pas décomposable en unités séparables et indépendantes de l’environnement. Même dans le vide, la matière interagit avec son environnement : les particules virtuelles du vide. Via le vide et le rayonnement, toutes les interactions agissent sur la matière. Il n’existe pas de matière qui se contente de se déplacer dans un espace passif servant de toile de fond. Cet espace, devenu un espace-temps et même un espace-temps-matière, se déforme du fait du mouvement de la matière. En effet, il n’est pas insensible au passage de la matière et le mouvement de la matière n’est pas insensible à la déformation de l’espace-temps.

C’est la continuité de la causalité elle-même qui est remise en cause avec les nouvelles conceptions du déterminisme. Trajectoires fractales, interactions d’échelle, frontières floues, jeu des possibles, sensibilité aux conditions initiales, non-linéarité, bifurcation, saut des régulations par rétroactions, transition de phase, rupture de symétrie sont autant de nouvelles notions scientifiques nouvelles qui bouleversent la continuité de l’ancien « lien de cause à effet » pour le remplacer par des sauts qualitatifs fondant des structures avec interaction de niveaux. Le général est sans cesse connecté au particulier et inversement. De même le local et le global. L’apparition de niveaux au sein d’une dynamique signifie que la nature produit spontanément … des discontinuités. La notion d’ « action de cause à effet » est remplacée par un nouveau déterminisme dans lequel causes et effets sont imbriqués en permanence dans des boucles de rétroaction. Les rétroactions sont des réactions avec retour en boucle sur le point de départ. Elles ne se contentent pas de s’additionner mais peuvent s’organiser spontanément. Cela signifie qu’elles peuvent trouver, collectivement, un mode durable qui se sert de leurs interactions. Cette propriété est fondamentale pour produire des régulations spontanées (comme l’homéostasie ou le rythme du cœur) ou, au contraire, des sauts structurels brutaux. Le développement matériel, inerte comme vivant, transforme spontanément radicalement son mode d’interaction. L’ordre qui en découle n’est pas immédiat mais issu du désordre, induit par la structuration spontanée (ou auto-organisation) de ces interactions. L’opposition formelle entre ordre et désordre disparaît. Elle cède la place à une opposition intégrant les combinaisons, les apparitions suivies de disparitions de la polarité entre structure et agitation.

La philosophie religieuse accommode très bien de l’idée que chaque chose aurait une cause puisque, finalement, la cause est l’existence de dieu. Par contre, la science ne s’en accommode nullement. Il n’y a pas de cause à l’apparition des ailes chez les animaux et ce n’est certainement pas de voler. Il n’y a pas de cause non plus à l’apparition des animaux à carapace et ce n’est pas de se protéger. Il n’y a pas de cause à l’apparition de la galaxie, du système solaire, de la terre et de la vie et ce n’est certainement pas de fabriquer un jardin pour l’homme. Il n’y a pas de cause à l’apparition de l’homme, de la conscience et de l’intelligence. La nature agit en aveugle et mêle hasard et nécessité.

Penser que tout a une cause n’est pas loin de penser que tout a été voulu selon une logique et donc de l’idéologie religieuse. Très loin par contre de la philosophie nécessaire à la science : la dialectique matérialiste.

Richard Feynman dans son « Cours de Physique – Mécanique 1 » :

« Un changement très intéressant, apporté par la mécanique quantique aux idées et à la philosophie de la science, est le suivant : il n’est possible, en aucune circonstance, de prédire exactement ce qui va se produire. Par exemple, il est possible de mettre un atome en état d’émettre de la lumière, et nous pouvons mesurer l’instant où il émet cette lumière en détectant une particule appelée photon, que nous décrirons bientôt. Nous ne pouvons pas cependant prédire « quand » il va émettre de la lumière ou, si on dispose de plusieurs atomes, « lequel » va émettre de la lumière. Vous allez dire que ceci est peut-être dû à certains « rouages » internes encore insuffisamment étudiés. Non, il n’y a pas de mécanismes cachés ; la nature, comme nous la comprenons aujourd’hui, se comporte de telle manière qu’il est « fondamentalement impossible » de faire une prédiction de « ce qui va exactement se passer » dans une expérience donnée. C’est horrible ; auparavant, les philosophes disaient qu’une des conditions fondamentales de la science est que chaque fois que vous établissez les mêmes conditions, la même chose doit se passer. Ceci est tout simplement faux, ce n’est pas une condition fondamentale de la science. Le fait est que la même chose ne se réalise pas, que nous ne pouvons trouver ce qui se passe qu’en moyenne et statistiquement. Malgré cela, la science ne s’est pas complètement effondrée. Les philosophes, incidemment, ont dit beaucoup de choses sur ce qui est « absolument nécessaire » à la science, et c’est toujours, pour autant que l’on puisse le savoir, plutôt naïf et probablement faux. Par exemple, l’un ou l’autre parmi ces philosophes a dit qu’il est fondamental pour l’effort scientifique que si une expérience est réalisée, disons à Stockholm, et que la même expérience soit réalisée par exemple à Quito, « les mêmes résultats » doivent être obtenus. Ceci est tout à fait faux. Il n’est pas nécessaire que la science réalise cela. C’est peut-être un fait d’expérience mais ce n’est pas nécessaire. Par exemple, si l’une des expériences consiste à regarder le ciel et à observer une aurore boréale à Stockholm, vous ne la verrez pas à Quito ; c’est un phénomène différent… Quelle est l’hypothèse fondamentale de la science, sa philosophie fondamentale ? Nous l’avons dit dans le premier chapitre : la seule vérification de la validité d’une idée est l’expérience. S’il apparaît que la plupart des expériences donnent la même chose à Quito et à Stockholm, alors ces « très nombreuses expériences » seront utilisées pour formuler quelques lois générales, et nous dirons que si les expériences donnent la même chose à Quito et à Stockholm, alors ces « très nombreuses expériences » seront utilisées pour formuler quelques lois générales, et nous dirons que si les expériences ne donnent pas les mêmes résultats, cela est dû aux conditions extérieures qui ne sont pas les mêmes à Stockholm. Nous inventerons certaines manières de résumer les résultats expérimentaux, mais il ne faut pas qu’on nous dise à l’avance quelle sera cette manière. Si on nous dit que la même expérience va toujours produire le même résultat, c’est très bien, mais si nous essayons et que ce n’est pas le cas, eh bien ce n’est pas le cas. Nous ne devons considérer que ce que nous voyons, et exprimer tout le reste de nos idées en fonction de notre expérience réelle. »

4 Messages de forum

  • « Je ne saurais trop insister sur cet aspect de la lumière : la lumière est faite de particules (les photons)... En moyenne 4% des photons qui arrivent sur une plaque de verre sont réfléchis et les autres traversent. Malgré tous nos efforts pour imaginer une théorie raisonnable expliquant comment le photon « décide » de traverser la surface ou d’être réfléchi, il s’avère impossible de prédire ce qui va arriver au photon. Si l’on en croit les philosophes, lorsque les mêmes causes ne produisent pas les mêmes effets, toute prédiction devient impossible et la science trouve ses limites. Ici nous sommes dans une situation où une même cause – le fait que des photons identiques viennent tomber sous la même incidence sur la face d’entrée d’un seul et même bloc de verre – produit des effets différents… La Nature ne nous autorise à calculer que des probabilités… C’est ce que réalise de manière exacte l’électrodynamique quantique. »

    Richard Feynman, Lumière et matière

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  • Hegel :

    « L’effet ne contient... en principe rien que ne contienne la cause »

    « C’est la même chose qui se présente une première fois comme cause, une autre fois comme effet, là comme subsister propre, ici comme être posé, c’est-à-dire comme détermination dans un autre »

    « Or par le mouvement du rapport déterminé de causalité il est maintenant advenu ceci que la cause ne fait pas que s’éteindre dans l’effet, et par là même l’effet — comme dans la causalité formelle — mais au contraire que la cause dans son extinction devient à nouveau dans l’effet, que l’effet disparaît dans la cause mais tout autant devient à nouveau en elle. Chacune de ces déterminations s’abroge dans son poser et se pose dans son abroger ; il n’y a pas là un passage extérieur de la causalité d’un substrat sur un autre, mais au contraire son devenir autre est en même temps son propre poser. La causalité se présuppose donc elle-même ou se conditionne »

    « L’action réciproque se présente tout d’abord comme une causalité réciproque de substances présupposées, se conditionnant l’une l’autre ; chacune est à l’égard de l’autre substance active et en même temps substance passive »

    « Dans l’action réciproque, la causalité originaire se présente comme un naître à partir de sa négation, de la passivité, et comme un disparaître en celle-ci, comme un devenir... Nécessité et causalité y ont donc disparu, elles renferment l’une et l’autre l’identité immédiate, en tant que liaison et relation, et l’absolue substantialité des distingués, par conséquent leur absolue contingence ; elles renferment l’unité originaire des différences substantielles, donc la contradiction absolue. La nécessité est l’être, parce qu’il est ; l’unité de l’être avec soi-même, qui est lui-même son propre fondement. Mais inversement parce qu’il a un fondement il n’est pas être ; il n’est qu’apparence, relation ou médiation. La causalité est ce passage posé de l’être originaire, de la cause, dans l’apparence ou simple être-posé et, inversement, de l’être-posé dans l’originaire ; mais l’identité même de l’être et de l’apparence est encore la nécessité interne. Cette intériorité ou cet être en soi abroge le mouvement de la causalité ; par là se perd la substantialité des aspects qui sont en rapports et la nécessité se démasque. La nécessité ne devient pas liberté parce qu’elle disparaît, mais bien parce que son identité encore intérieure se manifeste seule »

    « Sans doute l’action réciproque est, à dire vrai, la vérité la plus proche du rapport de cause et effet et elle se tient, pour ainsi dire, au seuil du concept. C’est justement la raison pourquoi on ne peut pas se contenter de l’application de ce rapport quand il s’agit de la connaissance conceptuelle. Si l’on s’en tient là, pour ne considérer un contenu donné que sous le simple aspect de l’action réciproque, c’est en réalité une démarche d’où la compréhension est tout à fait absente ; on a alors simplement affaire à un fait sec et l’exigence de la médiation, dont il s’agit justement tout d’abord dans l’application du rapport de causalité, reste à nouveau insatisfaite. Considéré plus précisément, ce rapport au lieu de valoir comme un équivalent du concept, veut être lui-même d’abord compris ; et cela n’a lieu qu’autant que les deux aspects de ce rapport ne sont pas laissés comme des immédiatement donnés, mais au contraire, comme il a été montré dans les paragraphes précédents, sont connus comme les moments d’un troisième, plus élevé, qui est précisément le concept. Si, par exemple, nous considérons les mœurs du peuple spartiate comme l’effet de sa constitution et, inversement, celle-ci comme l’effet de ses mœurs, cette considération peut bien être exacte à tout coup sans procurer pour autant une satisfaction définitive, car en réalité ni la constitution ni les mœurs ne sont comprises par là. Cette compréhension ne peut avoir lieu qu’autant que ces deux aspects et tout autant tous les autres aspects particuliers que montrent la vie et l’histoire du peuple Spartiate sont connus en tant que fondés dans son concept »

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  • Hegel :

    « Cette antinomie (entre la cause et l’effet), considérée abstraitement, se base sur l’antithèse que la relation causale a en elle-même. Notamment, la cause est une cause originelle, une première cause, qui se meut elle-même. Mais elle est conditionnée par ce sur quoi elle agit, et son activité passe dans son effet. Ainsi, il ne faut pas la considérer comme quelque chose d’originel… La véritable solution de cette antinomie, c’est la réciprocité ; une cause qui passe dans un effet e a en lui de nouveau une réaction causale ; par ce moyen la première cause est de nouveau réduite à un effet… »

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  • Feynman, Cours de Physique (Mécanique) :

    « La nature, telle que nous la comprenons aujourd’hui, se comporte de manière telle qu’il est fondamentalement impossible de faire une prédiction de ce qui va exactement se passer dans une expérience donnée. (…) Autrefois, les philosophes disaient qu’une des conditions fondamentales de la science est que, chaque fois que vous établissez les mêmes conditions, la même chose doit se passer. Ceci est tout simplement faux, ce n’est pas une condition fondamentale de la science. (…) Nous pouvons retrouver ce qui se passe qu’en moyenne, statistiquement. Malgré cela, la science ne s’est pas complètement effondrée. »

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