Philosophy of Science 59 (1992), p. 195-216 Phil Dowe, Wesley Salmon’s Process Theory and the Conserved Quantity Theory Philosophy of Science 59 (1992), p. 195-216

Sources historiques de l’analyse en termes de processus « Lignes causales » (Russell 1948) à partir de la notion physique de « ligne de monde » (ou « ligne d’univers ») (en allemand Weltlinie, en anglais world line). Trajectoire d’un objet à travers le temps représentée en 4 dimensions. P. ex. dans l’espace à 3 dimensions, la trajectoire de la Terre autour du Soleil : une courbe elliptique fermée. En 4 dimensions, (avec la 4e dim. représentant le temps) (cf. relativité restreinte) : trajectoire = ligne de monde de la Terre (courbe ouverte).

ligne causale = ligne de monde qui satisfait une condition supplémentaire : le long de la ligne, il existe des qualités ou structures constantes ou qui changent de manière continue mais non de manière soudaine et avec une grande magnitude : « Tout le long d’une ligne de monde donnée, il peut y avoir constance de qualité, constance de structure, ou changement graduel dans l’un des deux, mais aucun changement soudain de grandeur considérable » (Russell 1948, p. 477).

Cette exigence est censée garantir que la causalité nous permet d’acquérir des connaissances. Pour Russell, comme pour Hume, la seule manière dont nous pouvons justifier des croyances dont la portée dépasse les données sensorielles immédiates, c’est de s’appuyer sur la causalité. La perception d’une table ne me donne des connaissances sur la table, en non seulement sur mon impression sensorielle de la table, parce que cette impression sensorielle est liée par une chaîne causale à la table, plus précisément à des événements d’interaction entre la lumière du Soleil et la surface de la table.

Russell définit la ligne causale par rapport à son pouvoir de justifier nos inférences à ce qui se passe à quelque distance de nous : « Une ‘ligne causale’, comme je souhaite définir le terme, est une série temporelle d’événements qui sont liés entre eux de telle sorte que, étant donné certains d’entre eux, on peut inférer quelque chose sur les autres, quoi qu’il arrive ailleurs. » (Russell 1948, 477). Toute inférence de cette sorte est inductive, et donc faillible.

Le fait que les lignes causales soient définies en fonction d’une exigence épistémique les rend inadéquates à un concept métaphysique de causalité : fonder la causalité sur les lignes causales russelliennes, ce serait rendre l’existence des liens causaux dépendante de l’existence de processus d’inférence humaine. La faillibilité des inférences fondées sur la continuité des lignes causales : une telle ligne ne peut pas être plus qu’un symptôme faillible de l’existence d’un processus causal réel.

Le fait d’être une ligne causale n’est pas une condition suffisante de l’existence d’un processus causal réel. La continuité de structure ou de qualité caractérise également certains pseudo-processus (Salmon 1984). Ce sont des lignes de monde qui donnent à l’observateur humain l’apparence trompeuse d’un processus causal. Leur continuité qualitative les qualifie de lignes causales russelliennes, mais il ne s’agit pas réellement de processus causaux. Exemple de Salmon : tâche lumineuse projetée sur la surface intérieure d’un cylindre par un phare qui tourne au centre du cylindre. La ligne de monde caractérisée par la série des lieux sur lesquels apparaît un point lumineux est une ligne causale sans être un processus causal. Le parcours de la tâche lumineuse se caractérise par une parfaite continuité qualitative. Pourtant, il ne s’agit pas d’un processus causal dans la mesure où les tâches lumineuses n’exercent aucune influence causale les unes sur les autres : le point lumineux qui apparaît à x en t ne cause pas le point immédiatement adjacent, car chacun de ces points résulte d’un processus causal qui a son origine dans le phare.

La théorie de Salmon (1984) Causalité: caractérise processus plutôt qu’événements. processus (≈ligne causale - Russell): propage influence causale. Processus : ligne causale qui présente continuité de structure.

Processus causal/pseudo-processus Partant de Russell et du critère de la « transmission d’une marque » de Reichenbach (1956), analyse du concept de processus causal (Salmon 1984): ligne de monde qui a une structure ou des qualités qui sont permanentes ou ne changent que de manière continue et est capable de transmettre une marque, autrement dit, une modification locale de structure.

Le point sur la paroi du phare n’est pas un processus causal parce que, si l’on modifie sa couleur en interposant un filtre rouge entre le phare et la paroi en un point, cette modification ne se propage pas aux points lumineux suivants.

Principe de transmission de caractère (MT) « … a mark (consisting of a modification of Q into Q’), which has been introduced into process P by means of a single local interaction at point A, is transmitted to point B if (and only if) P manifests the modification Q’ at B and at all stages of the process between A and B without additional interventions. » (Salmon 1984, p. 148)

Production of causal processes Production d’ordre et structure: « fourches » statistiques. Reichenbach: « conjunctive fork » exprime le principe de cause commune. Partout où il y a corrélation, il y a une cause commune qui explique cette corrélation.

Reichenbach, Common Cause principle ”If an improbable coincidence has occurred, there must exist a common cause” (p. 157) Two examples: ”Suppose both lamps in a room go out suddenly. We regard it as improbable that by chance both bulbs burned out at the same time and look for a burned out fuse or some other interruption of the common power supply. The improbable coincidence is thus explained as the product of a common cause.” (p. 157) ”Or suppose several actors in a stage play fall ill showing symptoms of food poisoning. We assume that the poisoned food stems from the same source – for instance, that it was contained in a common meal – and then look for an explanation of the coincidence in terms of a common cause.” (p. 157) Reichenbach, The Direction of Time (1956).

Conjunctive fork (utilisé comme condition dans la théorie probabiliste de la causalité) C est cause commune de A et B ssi: P(A&B)>P(A).P(B) P(A&B/C)=P(A/C).P(B/C) Conjunctive fork: produit structure.

Concept d’interaction causale : plus fondamental que celui de processus causal. Distinction interaction causale – autres intersections spatio-temporelles: Modifications mutuelles : changements qui ont leur origine à l’intersection et persistent au-delà sans nouvelles interactions.

Salmon ne poursuit pas le même but que Lewis. Son analyse n’est pas censée s’appliquer dans tous les mondes possibles. Une caractéristique du monde actuel que les fourches conjonctives sont toujours ouvertes en direction du futur, Et que les processus sont toujours continus.

Présentation de 4 critiques Circularité Caractère vague Caractérisation statistique des concepts causaux Hidden powers: contrefactuels et propensités.

La théorie de Salmon (1984) est circulaire (D-IV) A mark is an alteration to a characteristic, introduced by a single local interaction. (D-VI) A causal interaction is an interaction where both processes are marked. En (IV), « interaction » doit signifier « interaction causale »: une « marque » ne peut être produite que par une interaction causale. Il fait partie du concept de pseudo-processus qu’il ne peut pas introduire de marque.

Caractère vague des concepts « caractéristique », « structure » Tant qu’on ne précise pas ce qui compte comme « structure », la théorie est réfutée par contre-exemples.

Exemple avec propriété relationnelle « Interaction » entre l’ombre de l’opéra de Sidney avec le point au milieu entre l’opéra et le Harbour Bridge. « Structure »: propriété relationnelle : être plus près du Harbour Bridge que de l’opéra. L’ombre est un processus causal, car cette interaction (1) introduit une « marque » (=modification de la propriété relationnelle (2)) qui sera ensuite conservée sans autres interactions: À partir de midi, l’ombre est plus près de l’opéra.

Critique de la caractérisation des processus causaux par Fair Fair (1979) : A cause B ssi il y a un flux d’énergie entre A et B.

Problèmes Comment distinguer entre transmission d’énergie et apparence régulière d’énergie ? exemple de la tache lumineuse qui parcourt la paroi. Présence régulière d’énergie aux localisations successives de la tâche. Pour Salmon, ce n’est pas un processus causal parce qu’il y a à chaque instant interaction avec le rayon lumineux en provenance du projecteur central.

autres problèmes pour Fair Fair stipule que la cause est l’événement qui précède l’autre dans le temps. Cela empêche d’utiliser cette théorie pour expliquer la direction du temps à partir de la direction des processus causaux. la théorie exclut par stipulation la possibilité de causalité rétrograde.

Objection d’Earman (1976): Energie n’est pas invariante mais dépend du cadre de référence. Réponse: ce qui compte est que, dans un système isolé, l’énergie est conservée, dans chaque cadre inertiel. (Pas de problème que la valeur absolue de l’énergie varie entre différents observateurs qui se trouvent dans différents cadres).

Objection de Quine (1973) Il n’est pas possible d’identifier une quantité particulière d’énergie à travers le temps. A transmet une quantité d’énergie à B, B transmet une quantité d’énergie à C. On ne peut pas attacher de signification objective à la question de savoir si c’est la même quantité particulière d’énergie qui a été transférée lors de ces deux transmissions.

Salmon (1994) propose de définir les propriétés qui comptent comme « marques » d’une manière vérificationniste par des détecteurs « physiquement possibles ». Mais c’est désormais sans pertinence, vu qu’il abandonne le critère de transmission d’une marque.

Critique de la caractérisation statistique des concepts causaux Production causale n’est pas caractérisée de manière appropriée par « fourche conjonctive ». Fourche conjonctive n’est pas nécessaire: Production d’un seul effet. Si une personne est empoisonné, il s’agit d’un processus causal, mais le concept de corrélation n’est pas applicable. Exemples dans cit de Salmon p. 204, bas de p.

Fourche conjonctive BCD pas suffisante pour que B soit cause commune de C et D. Ex. de Crasnow mentionné dans Salmon (1980, p. 59): (A) Appel secrétaire – (B) Brown prend bus à 7h – (C) café prêt à 8h – (D) collègue arrive à 8h. (B) forme avec (C) et (D) fourche conjonctive mais B n’est pas cause commune, car (A) est cause des 3 autres év.

Fourches conjonctives expliquent l’origine d’ordre mais non l’origine de structures. Ordre: corrélations entre différents processus. Structure: propriétés permanentes d’un processus.

L’existence d’une « fourche interactive » n’est ni nécessaire ni suffisant pour une interaction causale. Pas nécessaire: collision dans couloir. Une personne se fait égratignure, l’autre disperse des feuilles. Pas de corrélations statistiques. Pas suffisant. Interactive fork avec (D) Jean et Marie viennent à la tournée, (A) Jean a intoxication et (B) Marie a intoxication. Mais la cause (origine de la structure) est le poison dans la nourriture.

Interactive fork La corrélation entre les deux processus n’est pas « screened of » par la cause commune. P(A&B)>P(A).P(B) P(A&B/C)>P(A/C).P(B/C) Interactive fork: modifie structure causale. Processus causal: propage structure.

Structure concerne processus individuels: caractérisés par propensités (single case chances). Concepts statistiques (probabilités en tant que fréquences) s’appliquent à des classes de processus (év.)

La caractérisation des interactions causales est trop restrictive: il n’y a pas nécessairement deux processus qui interagissent. Processus de type Y:

Salmon (1994) donne raison à Dowe qui cite Salmon (1984) : « I now think that the statistical characterization is inadvisable » (p. 174, note 12).

« Pouvoirs cachés »: Contrefactuels et propensités Les déf de « marque » et d’ « interaction causale » sont exprimées en termes de contrefactuels. Expérimentation= méthode épistémique pour évaluation des contrefactuels. Mais: détermination ontologique de leur valeur de vérité: obscure. Dét. de VV des contrefactuels en partie pragmatique, donc non objective.

propensités Propensités caractérisent processus individuels. Elles se manifestent dans des fréquences=probabilités. Propensités non directement observables. Une différence importante:

Paul Humphreys, Why Propensities Cannot be Probabilities, J Paul Humphreys, Why Propensities Cannot be Probabilities, J. of Philosophy, 94 (1985), p. 557-570. When light with a frequency greater than some threshold value falls on a metal plate, electrons are emitted by the photoelectric effect. Whether or not a particular electron is emitted is an indeterministic matter,  there is a propensity p for an electron in the metal to be emitted, conditional upon the metal being exposed to light above the threshold frequency. Is there a corresponding propensity for the metal to be exposed to such light, conditional on an electron being emitted, and if so, what is its value? Probability theory provides an answer to this question if we identify conditional propensities with conditional probabilities. The answer is simple: calculate the inverse probability from the conditional probability. Yet it is just this answer which is incorrect for propensities and the reason is easy to see.

The propensity for the metal to be exposed to radiation above the threshold frequency, conditional upon an electron being emitted, is equal to the unconditional propensity for the metal to be exposed to such radiation, because whether or not the conditioning factor occurs in this case cannot affect the propensity value for that latter event to occur. That is, with the obvious interpretation of the notation, Pr(exposed to Radiation/not-Emission) = Pr(R/E) = Pr(R). Théorème de Bayes P(R/E) = P(E/R)P(R)/P(E) and if P(E/R)  P(E), we shall have P(R/E)  P(R). In this case, because of the influence of the radiation on the propensity for emission, the first inequality is true, but the lack of reverse influence makes the second inequality false for propensities.

Théorie en termes de grandeurs conservées (Dowe) Def 1: causal interaction is an intersection of world-lines which involves exchange of a conserved quantity. Def 2: A causal process is a world-line of an object which manifests a conserved quantity. Ligne de monde: collection de points dans diagramme spatio-temporel de Minkowski. Échange: au moins un processus entrant et au moins 1 processus sortant est modifié à l’égard de la valeur d’une GC.

Entrant/sortant : définies en termes des cônes dans diagramme de Minkowski.

s’applique aussi aux interactions de type Y et l, et de forme plus complexe.

S’applique à la relation entre une portion et une suivante d’un même processus: génidentité. D ans ce cas, un seul processus entrant, et un processus sortant. Pseudo-processus ne satisfait pas critère de QC: sommet d’une onde se déplace avec vitesse de phase. Peut être > vitesse de lumière.

Paquet d’onde = soumis à loi de conservation. Se déplace avec vitesse de groupe < vitesse de lumière.

Sans le concept de fourche conjonctive, la théorie de Dowe n’est pas asymétrique. Il faut chercher l’origine de l’asymétrie dans des propriétés des processus physiques. (augmentation de l’entropie).

Les difficultés de la théorie de Fair sont évitées: Dowe ne parle pas de transfert ou transmission. « Manifestation régulière d’une quantité de GC. »

Abandon du critère Capacité de transmettre une marque: Un symptôme du fait que le processus transmet quelque chose d’autre : information, structure, influence causale (circulaire!) Concept de marque : méthode expérimentale pour découvrir ou identifier processus causaux. Mais n’est pas apte à analyser le concept de processus causal.

S. adopte la théorie de Dowe Avantage crucial : la théorie de Dowe ne contient pas de contrefactuels.

Salmon (1994) Nouvelle version, sans circularité S-II A mark is an alteration to a characteristic that occurs in a single local intersection. S-IV A causal interaction is an intersection in which both processes are marked (altered) and the mark in each process is transmitted beyond the locus of the intersection. Notion de transmission définie en (S-III) A mark is transmitted over an interval when it appears at each spacetime point of that interval, in the absence of interactions.

Salmon abandonne la thèse centrale de sa théorie de 1984 (S-VI) A causal process is a process that can transmit a mark.

Il n’est pas tenable de définir les processus causaux sans contrefactuels, en disant « les processus causaux transmettent des marques mais les pseudo-processus ne le font pas ». Contre-ex de Cartwright où un pseudo-processus « transmet » (par coïncidence) une marque, au sens où transmettre signifie « être présent » à tous les point d’un intervalle. (et cela ne peut signifier plus – à savoir la transmission causale - sous peine d’être circulaire).

“Suppose that a few nanoseconds before a red filter at the wall turns the moving spot red someone places a red lens on the rotating beacon so that, as the spot moves, it remains red because of the new lens on the beacon. In such a case, the spot turns red due to a local interaction and remains red without any additional local interactions. Wit or without the intervention at the wall, the spot of light movong around the wall would have been red from that point on.” (Salmon 1994, p. 302)

Caractérisation contrefactuelle permet d’éviter ce contre-exemple Caractérisation contrefactuelle permet d’éviter ce contre-exemple. “The spot would have remained white from that point on if there had been no local marking.” “In Cartwright’s example, the spot would have turned red anyhow, regardless of whether any marling had occurred ad the wall.”(Salmon 1994, p. 302). Or, Salmon considère qu’une théorie qui ne fait pas appel aux contrefactuels est préférable.