l'explication, 3 1cm philosophie des sciences séance...

L’explication, 3

Philosophie des sciencesséance 3

M. Cozic

M. Cozic L’explication, 3 Philosophie des sciences séance 3

séance basée sur...

D. Bonnay (2011), “L’explication” in Barberousse & al., eds,Précis de Philosophie des Sciences, Paris: Vuibert


3. les théories causales de l’explication


3.1. exposition des théories causales


l’idée fondamentale

. Lewis, 1986

“expliquer un événement, c’est fournir des informations àpropos de son histoire causale”

I c’est l’idée de base des théories causales de l’explication.Ces théories diffèrent ensuite selon la façon dont ellesconçoivent la causalité.

I certaines cherchent à s’appuyer sur une théorieparticulière de la causalité (Salmon, Lewis, Woodward)

I d’autres essaient de rester le plus neutre possible parrapport aux analyses de la causalité (Strevens)


modèle causal-mécanique (CM) et processus causaux

I modèle proposé par Salmon (1984), qui part de la notionde processus causal (physique)

I exemple de processus causal: le mouvement d’une boulede billard

I un tel processus est capable de transmettre une marquede manière continue: si la boule est marquée par de lacraie au début du mouvement, en l’absence d’interaction,cette marque persiste. Une marque est une modificationlocale.


les processus causaux

I le critère de la marque est censé distinguer les processuscausaux des pseudo-processus

• exemple: l’ombre d’un objet en mouvementSi l’on modifie l’ombre (en changeant la lumière ou enintroduisant un autre objet qui projette de l’ombre), on doitintervenir en permanence pour que cette modification sepréserve.

I une interaction causale est une rencontre dansl’espace-temps de deux processus causaux qui modifie lastructure de chacun des deux

• exemple: la collision de deux voitures qui enfonce lacarosserie de chacune.



. Salmon (1984)“Un processus particulier, qu’il soit causal ou qu’il s’agissed’un pseudo-processus, a un certain degré d’uniformité -on peut dire, de manière un peu vague, qu’il exhibe unecertaine structure. La différence entre un processus causalet un pseudo-processus...est que le processus causaltransmet sa propre structure, alors que lepseudo-processus ne le fait pas. La distinction entre lesprocessus qui transmettent leurs propres structures etceux qui ne le font pas est révélée par le critère de lamarque. Si un processus - un processus causal - transmetsa propre structure, alors il sera capable de transmettrecertaines modifications de sa structure.”



. Salmon (1984)“Les processus qui transmettent leurs propres structuressont capables de transmettre des marques, des signaux,de l’information, de l’énergie et de l’influence causale. Cesprocessus sont ce par quoi l’influence causale se propagedans notre monde.”


le modèle causal-mécaniste

I expliquer un événement E , c’est dire quels sont lesprocessus causaux et les interactions causales qui mènentà E (aspect étiologique de l’explication) et qui constituentE (aspect constitutif de l’explication)

I exemple:

explanans: E = collision de deux boules de billard

explanandum: décrire E comme l’interaction de deuxprocessus causaux (les deux boules en mouvement) etdécrire chacun des deux processus causaux


modèle CM et réalisme

I étant donné (i) une telle théorie causale de l’explication et(ii) le fait que les explications scientifiques font souventréférence à des entités inobservables (ex: particulesmicroscopiques), le modèle CM est associé au réalismescientifique

I pour le réalisme scientifique, les entités théoriques quiinterviennent dans les théories scientifiques doivent êtreinterprétées comme des entités existant réellement - etpas comme de simples fictions commodes destinées ànous permettre de décrire adéquatement les phénomènesobservables


modèle CM et réalisme

. Salmon

“expliquer, c’est exposer les fonctionnements internes,mettre à nu les mécanismes cachés, ouvrir les boîtesnoires que la nature nous présente”


références sur la théorie de la causalité de Salmon

I Dowe, P. (2008) "Causal Processes", The StanfordEncyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N.Zalta (ed.), URL =<http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/causation-process/>.

I Salmon, W. (1984) Scientific Explanation and the CausalStructure of the World, Princeton: PUP


3.2. arguments en faveur des théories causales


argument ]1: asymétries de l’explicationI la causalité est (i) asymétrique et (ii) temporellement

orientée:

(i) si A cause B, alors B ne cause pas A

(ii) si A cause B, alors A précède B

I selon la théorie CM, l’explication hérite ces propriétés de lacausalité:

(i’) si A explique B, alors B n’explique pas A

(ii’) si A explique B, alors A précède B


contre-exemple ]2: de l’orage dans l’air

I le modèle CM “explique” nos intuitions à propos ducontre-exemple ]2: de l’orage dans l’air

I supposons que ce soit une loi que la chute soudaine duniveau d’un baromètre en état de marche est en généralsuivie d’un orage. Du point de vue de DN, si l’on sait qu’àun moment t a eu lieu un orage, on peut l’“expliquer” par lefait qu’en t ′ précédant légèrement t , le niveau dubaromètre a chuté

I la baisse du niveau du baromètre a-t-elle vraimentexpliqué l’orage ? ?


argument ]2: le besoin d’explication des régularitésnon-causales

I exemple de régularité non-causale : la loi des gaz parfaits:

p · V = n · R · T

où p= pression, V = volume, T = température, n quantitéde matière et R= constante universelle des gaz parfaits.

I l’existence de lois non-causales est précisément l’un desarguments de Hempel pour défendre l’absence decondition sur la causalité dans le modèle DN


argument ]2: le besoin d’explication des régularitésnon-causales

. Salmon (1978)

“les régularités non-causales, loin d’avoir une forceexplicative qui leur permette de [nous] faire comprendreles événements du monde, sont désespérément endemande d’explication”

I idée: c’est précisément parce que de telles lois ne sont pascausales qu’elles ont besoin elles-mêmes d’explication:pourquoi a-t-on cette relation entre les variables R, P, V ?

I la mécanique statistique permet d’expliquer la loi des gazparfaits comme une conséquence de la théorie cinétiquedes gaz (théorie du mouvement des molécules du gaz)


3.3. objections aux théories causales


objection ]1: des explications non-causales

I objection la plus simple: il existe des explicationsnon-causales

I exemple issu de l’astrophysique (Railton, 1978)

explanandum: une étoile s’effondre sur elle-même etl’effondrement s’arrêteexplanans: si l’étoile continuait de s’effondrer surelle-même, cela violerait le principe d’exclusion de Pauli

principe d’exclusion de Pauli : deux fermions (particulesélémentaires comme électrons, neutrons, protons) nepeuvent pas occuper simultanément le même étatquantique


l’effondrement gravitationnel

I étoiles = boules de gaz formées à partir de nuages de gazinterstellaires par l’effet de la gravité ; une étoile sestabilise quand il existe un équilibre entre l’effet de lagravitation et l’énergie produite par les réactions nucléairesau coeur de l’étoile

I les étoiles s’effondrent sous l’effet de leur propre forcegravitationnelle

I l’effondrement s’arrête (ou pas) et aboutit aux “nainesblanches” ou aux “étoiles à neutrons” selon la manièredont la force gravitionnelle est compensée

I l’arrêt de l’effondrement s’explique par le principed’exclusion de Pauli


l’effondrement gravitationnel

I l’arrêt de l’effondrement s’explique par le principed’exclusion de Pauli

I les naines blanches correspondent au cas où ce sont lesélectrons qui, via la pression de dégénérescence,compensent la force gravitationnelle

I les étoiles à neutrons correspondent au cas où ce sont lesneutrons qui, via la pression de dégénérescence,compensent la force gravitationnelle



. Lewis (1986), p. 122

“il n’y a rien qui empêche l’étoile de passer à un étatencore plus effondré. Bien plutôt, il n’y a pas d’état pluseffondré dans lequel l’étoile pourrait passer”

I le principe d’exclusion de Pauli n’affirme pas l’existenced’un mécanisme causal qui mettrait fin à l’effondrement

I 2 grandes réponses possibles:(1) il existe des explications non-causales (Railton, 1980)(2) le cas précédent n’est pas un contre-exemple (Lewis,

1986): on a une information négative sur l’histoire causalede l’étoile (l’arrêt de l’effondrement n’a pas de cause)



I le causaliste peut-il toujours s’en tirer avec l’idéed’information négative ?

• principe de relativité galiléen: les lois de la mécanique sontles mêmes dans tous les référentiels d’inertie

• loi: deux corps ayant des quantités de mouvementopposées restent au repos après un choc parfaitementinélastique

• la loi donnant les quantités de mouvement de deux corpsaprès un choc parfaitement inélastique à partir de leursquantités de mouvement avant le choc se laisse dériver duprincipe de relativité galiléen et de la loi précédente


objection ]2: non-pertinence explicative de processuscausaux

I considérons un système complexe comme un gaz. Il estimpossible (en pratique) de calculer les trajectoires etinteractions causales de chaque molécule du gaz

I comment dérive-t-on la loi des gaz parfaits dans cesconditions ? La dérivation usuelle ne retrace évidemmentpas les processus causaux de chaque molécule.

I l’explication n’est pas pour autant non-causale: il n’est pasquestion d’interactions causales singulières, mais devaleurs moyennes à propos de grands nombresd’interactions causales

I ces informations générales sur les processus causauxsemblent plus informatives que des informations sur desprocessus singuliers. Pourquoi ?M. Cozic L’explication, 3 Philosophie des sciences séance 3

objection ]2: non-pertinence explicative de processuscausaux

I réponse possible: l’explication de la loi des gaz parfaitsrepose sur la théorie cinétique des gaz qui unifie la théoriedes gaz et la mécanique

I si cette réponse est la bonne, les théories causalessemblent, dans le meilleur des cas, incomplètes: elles nenous disent pas ce qui confère du pouvoir explicatif “enplus” de la causalité


références

I D. Bonnay (2011), “L’explication”, dans A. Barberousse, D.Bonnay et M. Cozic (2011), Précis de Philosophie desSciences, Paris : Vuibert [sous-sec. 4.1]

I Salmon, W. (1984) Scientific Explanation and the CausalStructure of the World, Princeton: PUP

I Woodward, J. (1989) "The Causal Mechanical Model ofExplanation" in Kitcher, Ph. et Salmon, W. ScientificExplanation, pp. 357-383, University of Minnesota Press

I Woodward ,J. (2010) "Scientific Explanation", The StanfordEncyclopedia of Philosophy (Spring 2010 Edition), EdwardN. Zalta (ed.) [sec. 4]URL =<http://plato.stanford.edu/archives/spr2010/entries/scientific-explanation/>


appendice: le principe de relativité galiléen


trajectoire, vitesse, accélération

I la trajectoire d’un corps est la donnée de sa positionr(t) = (x , y , z) à chaque instant t

I la vitesse (instantanée) v(t) d’un corps est la dérivée de satrajectoire (par rapport au temps), soit la variationinstantanée de sa trajectoire. C’est un vecteur qui a unegrandeur et une direction.

I l’accélération (instantanée) a(t) d’un corps est la dérivéede sa vitesse (par rapport au temps), soit la variationinstantanée de sa vitesse. (C’est aussi un vecteur).


référentiels et référentiels d’inertieI en mécanique, un référentiel est ce par rapport à quoi on

mesure les positions, distances, vitesses, etc.

exemple: si un voyageur se déplace à 5 km/h vers l’avantd’un train qui va à 80 km/h, si le référentiel est le train, savitesse sera de 5km/h, mais elle sera de 85km/h parrapport à la terre ferme.

I un référentiel est un référentiel d’inertie si un objet isolé (larésultante des forces qui s’y appliquent est nulle) est enmouvement rectiligne uniforme (i.e. son vecteur vitesse estconstant)

autrement dit: un référentiel d’inertie est un référentiel oùla loi d’inertie est vraie


référentiels, exemples

I 2 référentiels communs: (i) géocentrique (origine=centrede la Terre, axes vers les étoiles), et (ii) héliocentrique(origine= centre du Soleil, axes vers les étoiles)


variations d’un référentiel à l’autreI la trajectoire du corps qui tombe dans la voiture a une

forme différente selon que le référentiel est la voiture(droite) ou la terre ferme (parabole) - (la vitesse diffèreaussi évidemment)


référentiels et référentiels d’inertieI s’il existe un référentiel inertiel F , alors tout référentiel F ′

dont la vitesse relative V par rapport à F est constante estinertiel

D

O

O′

P

i

j

k

r

r ′

F

F ′k

j

i

V

FIGURE 2.9 The particle P is observed from the two reference frames F and F ′.


référentiels et référentiels d’inertie

I dans deux référentiels dont la vitesse relative de l’un parrapport à l’autre est constante, l’accélération d’un corpsest la même (contrairement à la position ou à la vitesse)

I principe de relativité galiléen: les lois de la mécanique sontles mêmes dans tous les référentiels d’inertie

I remarques:- idée intuitive, qui remonte à Galilée (voir ci-après): dans deuxréférentiels en vitesse relative constante, les phénomènesmécaniques sont les mêmes- on peut montrer que les lois de Newton, si elles sont vraiesdans un référentiel inertiel, sont vraies dans les autres


. Galilée, Dialogue sur les deux plus grands Systèmes duMonde, 1632 (trad. F.Balibar & J.B.Para)SALV : Enfermez-vous avec un ami dans la plus vaste cabined’un grand navire, et faites en sorte que s’y trouvent égalementdes mouches, des papillons et d’autres petits animaux volants,qu’y soit disposé un grand récipient empli d’eau dans lequel onaura mis des petits poissons ; suspendez également à bonnehauteur un petit seau et disposez-le de manière à ce que l’eause déverse goutte à goutte dans un autre récipient à col étroitque vous aurez disposé en dessous ; puis, alors que le navireest à l’arrêt, observez attentivement comment ces petitsanimaux volent avec des vitesses égales quel que soit l’endroitde la cabine vers lequel ils se dirigent ; vous pourrez voir lespoissons nager indifféremment dans toutes les directions ; lesgouttes d’eau tomberont toutes dans le récipient posé par terre ;si vous lancez quelque objet à votre ami, vous ne devrez pasfournir un effort plus important selon que vous le lancerez danstelle ou telle direction, à condition que les distances soientégales ;


. Galilée, Dialogue sur les deux plus grands Systèmes duMonde, 1632 (trad. F.Balibar & J.B.Para)

SALV : ... et si vous sautez à pieds joints, comme on dit, vousfranchirez des espaces semblables dans toutes les directions.Une fois que vous aurez observé attentivement tout cela - il nefait aucun doute que si le navire est à l’arrêt les choses doiventse passer ainsi - faites se déplacer le navire à une vitesse aussigrande que vous voudrez ; pourvu que le mouvement soituniforme et ne fluctue pas de-ci de-là, vous n’apercevrez aucunchangement dans les effets nommés, et aucun d’entre eux nevous permettra de savoir si le navire avance ou bien s’il estarrêté : si vous sautez, vous franchirez sur le plancher lesmêmes distances qu’auparavant et, si le navire se déplace, vousn’en ferez pas pour autant des sauts plus grands vers la poupeque vers la proue, bien que, pendant que vous êtes en l’air, leplancher qui est en dessous ait glissé dans la direction opposéeà celle de votre saut ;


. Galilée, Dialogue sur les deux plus grands Systèmes duMonde, 1632 (trad. F.Balibar & J.B.Para)

SALV : ... si vous jetez quelque objet à votre ami, il ne vousfaudra pas le lancer avec plus de force pour qu’il lui parvienne,que votre ami se trouve vers la proue et vous vers la poupe, ouque ce soit le contraire ; les gouttes d’eau tomberont commeauparavant dans le récipient qu’on aura mis en dessous, sansqu’une seule goutte ne tombe du côté de la poupe, bien que,pendant le temps où la goutte est en l’air, le navire ait parcouruplus d’un empan ; les poissons dans leur eau nageront sansplus d’effort vers l’une ou l’autre partie du récipient dans lequelon les aura mis et ils se dirigeront avec autant d’aisance vers lanourriture quel que soit l’endroit du bord du bocal où elle auraété placée ; enfin, les papillons et les mouches continueront àvoler indifféremment dans toutes les directions. Et on ne lesverra jamais s’accumuler du côté de la cloison qui fait face à lapoupe ; ce qui ne manquerait pas d’arriver s’ils devaients’épuiser à suivre dans le navire dans sa course rapide.


références

I Feynman, R. (1970) The Feynman Lectures on Physics,Addison Wesley {chap.9 et section 15-1.}

I Giancoli, D. (2005) Physics, Pearson Prentice HallI Gregory, D. (2006) Classical Mechanics, Cambridge: CUPI Hoffman, B. (1999) La relativité, histoire d’une grande idée,

Paris: Belin {chaps. 3 et 5 (début)}


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