Kausalitet og Kausalitet (fysik)
Kausalitetens natur undersøges systematisk i flere akademiske discipliner, herunder filosofi og fysik.
I den akademiske verden findes der et betydeligt antal teorier om kausalitet; The Oxford Handbook of Causation (Beebee, Hitchcock & Menzies 2009) omfatter 770 sider. Blandt de mere indflydelsesrige teorier inden for filosofien er Aristoteles’ fire årsager og Al-Ghazalis occasionalisme. David Hume hævdede, at overbevisninger om kausalitet er baseret på erfaring, og at erfaring ligeledes er baseret på den antagelse, at fremtiden modellerer fortiden, som igen kun kan være baseret på erfaring – hvilket fører til cirkulær logik. Afslutningsvis hævdede han, at kausalitet ikke er baseret på faktiske ræsonnementer: kun korrelation kan faktisk opfattes. Immanuel Kant mente ifølge Beebee, Hitchcock & Menzies (2009), at “et kausalprincip, ifølge hvilket enhver begivenhed har en årsag eller følger efter en kausal lov, ikke kan etableres gennem induktion som en rent empirisk påstand, da det i så fald ville mangle streng universalitet eller nødvendighed”.
Uden for filosofien kan teorier om årsagssammenhænge identificeres inden for klassisk mekanik, statistisk mekanik, kvantemekanik, rumtidsteorier, biologi, samfundsvidenskab og jura. For at fastslå en sammenhæng som kausal inden for fysikken forstås normalt, at årsag og virkning skal forbindes gennem en lokal mekanisme (jf. f.eks. virkningsbegrebet) eller en ikke-lokal mekanisme (jf. feltbegrebet), i overensstemmelse med kendte naturlove.
Fra termodynamikkens synspunkt er årsagernes universelle egenskaber i forhold til virkningerne blevet identificeret gennem termodynamikkens anden lov, hvilket bekræfter den gamle, middelalderlige og kartesianske opfattelse, at “årsagen er større end virkningen” for det særlige tilfælde af termodynamisk fri energi. Dette udfordres til gengæld af populære fortolkninger af begreberne ikke-lineære systemer og sommerfugleeffekten, hvor små begivenheder forårsager store virkninger på grund af henholdsvis uforudsigelighed og en usandsynlig udløsning af store mængder potentiel energi.
Kausalitet konstrueret ud fra kontrafaktiske tilstandeRediger
Intuitivt synes kausalitet ikke blot at kræve en korrelation, men også en kontrafaktisk afhængighed. Antag, at en studerende klarede sig dårligt til en prøve og gætter på, at årsagen var, at han ikke studerede. For at bevise dette tænker man på den kontrafaktiske situation – den samme studerende, der skriver den samme prøve under de samme omstændigheder, men som har læst aftenen før. Hvis man kunne spole historien tilbage og kun ændre én lille ting (at få den studerende til at studere til prøven), så kunne man observere årsagssammenhængen (ved at sammenligne version 1 med version 2). Da man ikke kan spole historien tilbage og afspille begivenhederne igen efter at have foretaget små kontrollerede ændringer, kan man kun konkludere årsagssammenhænge, men aldrig vide dem præcist. Dette kaldes det fundamentale problem ved kausal inferens – det er umuligt at observere kausale virkninger direkte.
Et vigtigt mål med videnskabelige eksperimenter og statistiske metoder er at tilnærme sig den kontrafaktiske tilstand i verden så godt som muligt. Man kunne f.eks. lave et eksperiment med enæggede tvillinger, som man vidste konsekvent fik de samme karakterer til deres prøver. Den ene tvilling bliver sendt til at studere i seks timer, mens den anden bliver sendt i forlystelsespark. Hvis deres karakterer i prøverne pludselig var meget forskellige, ville det være et stærkt bevis for, at det at studere (eller at tage i forlystelsespark) havde en kausal virkning på karaktererne i prøverne. I dette tilfælde ville en korrelation mellem studierne og testresultaterne næsten helt sikkert indebære en årsagssammenhæng.
Veltilrettelagte eksperimentelle undersøgelser erstatter lighed mellem individer som i det foregående eksempel med lighed mellem grupper. Formålet er at konstruere to grupper, der ligner hinanden bortset fra den behandling, som grupperne modtager. Dette opnås ved at udvælge forsøgspersoner fra en enkelt population og tilfældigt tildele dem til to eller flere grupper. Sandsynligheden for, at grupperne (i gennemsnit) opfører sig ens, stiger med antallet af forsøgspersoner i hver gruppe. Hvis grupperne i alt væsentligt er ens bortset fra den behandling, de modtager, og der observeres en forskel i resultatet for grupperne, er dette bevis for, at behandlingen er ansvarlig for resultatet, eller med andre ord, at behandlingen er årsag til den observerede effekt. En observeret effekt kan imidlertid også være forårsaget “tilfældigt”, f.eks. som følge af tilfældige forstyrrelser i populationen. Der findes statistiske test til at kvantificere sandsynligheden for fejlagtigt at konkludere, at en observeret forskel eksisterer, når den i virkeligheden ikke gør det (se f.eks. P-værdi).