La nature de la causalité est systématiquement étudiée dans plusieurs disciplines académiques, y compris la philosophie et la physique.
Dans le milieu académique, il existe un nombre important de théories sur la causalité ; The Oxford Handbook of Causation (Beebee, Hitchcock & Menzies 2009) englobe 770 pages. Parmi les théories les plus influentes en philosophie figurent les quatre causes d’Aristote et l’occasionnalisme d’Al-Ghazali. David Hume a soutenu que les croyances en matière de causalité sont fondées sur l’expérience, et que l’expérience est également fondée sur l’hypothèse que le futur modèle le passé, qui à son tour ne peut être fondé que sur l’expérience – ce qui conduit à une logique circulaire. En conclusion, il affirmait que la causalité ne repose pas sur un raisonnement réel : seule la corrélation peut être réellement perçue. Emmanuel Kant, selon Beebee, Hitchcock & Menzies (2009), soutenait qu' »un principe causal selon lequel chaque événement a une cause, ou suit selon une loi causale, ne peut être établi par induction comme une affirmation purement empirique, car il manquerait alors de stricte universalité, ou de nécessité ».
En dehors du domaine de la philosophie, les théories de la causalité peuvent être identifiées dans la mécanique classique, la mécanique statistique, la mécanique quantique, les théories de l’espace-temps, la biologie, les sciences sociales et le droit. Pour établir une corrélation comme causale au sein de la physique, il est normalement entendu que la cause et l’effet doivent se connecter par le biais d’un mécanisme local (cf. par exemple le concept d’impact) ou d’un mécanisme non local (cf. le concept de champ), conformément aux lois connues de la nature.
Du point de vue de la thermodynamique, des propriétés universelles des causes par rapport aux effets ont été identifiées à travers la deuxième loi de la thermodynamique, confirmant le point de vue antique, médiéval et cartésien selon lequel « la cause est plus grande que l’effet » pour le cas particulier de l’énergie libre thermodynamique. Ceci, à son tour, est remis en question par les interprétations populaires des concepts de systèmes non linéaires et de l’effet papillon, dans lesquels de petits événements provoquent de grands effets en raison, respectivement, de l’imprévisibilité et d’un déclenchement improbable de grandes quantités d’énergie potentielle.
Causalité interprétée à partir d’états contrefactuelsEdit
Intuitivement, la causalité semble exiger non seulement une corrélation, mais une dépendance contrefactuelle. Supposons qu’un étudiant ait obtenu de mauvais résultats à un test et qu’il devine que la cause en est son manque d’étude. Pour le prouver, on pense au contrefactuel – le même étudiant passe le même test dans les mêmes circonstances mais en ayant étudié la veille. Si l’on pouvait remonter le cours de l’histoire et ne changer qu’une seule petite chose (faire étudier l’étudiant pour l’examen), alors la causalité pourrait être observée (en comparant la version 1 à la version 2). Comme il n’est pas possible de rembobiner l’histoire et de rejouer les événements après avoir effectué de petits changements contrôlés, la causalité ne peut être que déduite, jamais connue avec précision. C’est ce qu’on appelle le problème fondamental de l’inférence causale – il est impossible d’observer directement les effets causaux.
Un objectif majeur des expériences scientifiques et des méthodes statistiques est d’approcher le mieux possible l’état contrefactuel du monde. Par exemple, on pourrait mener une expérience sur des jumeaux identiques dont on sait qu’ils obtiennent toujours les mêmes notes à leurs examens. L’un des jumeaux est envoyé étudier pendant six heures tandis que l’autre est envoyé au parc d’attractions. Si les résultats de leurs tests divergent soudainement de façon importante, il s’agirait d’une preuve solide que le fait d’étudier (ou d’aller au parc d’attractions) a un effet causal sur les résultats des tests. Dans ce cas, la corrélation entre les études et les résultats aux tests impliquerait presque certainement la causalité.
Les études expérimentales bien conçues remplacent l’égalité des individus comme dans l’exemple précédent par l’égalité des groupes. L’objectif est de construire deux groupes qui sont similaires, sauf pour le traitement que les groupes reçoivent. Pour ce faire, on sélectionne des sujets dans une population unique et on les répartit au hasard dans deux groupes ou plus. La probabilité que les groupes se comportent de manière similaire l’un à l’autre (en moyenne) augmente avec le nombre de sujets dans chaque groupe. Si les groupes sont essentiellement équivalents, à l’exception du traitement qu’ils reçoivent, et qu’une différence dans le résultat des groupes est observée, cela constitue une preuve que le traitement est responsable du résultat, ou en d’autres termes, le traitement cause l’effet observé. Toutefois, un effet observé peut également être causé « par hasard », par exemple à la suite de perturbations aléatoires dans la population. Des tests statistiques existent pour quantifier la probabilité de conclure à tort qu’une différence observée existe alors qu’elle n’existe pas (voir par exemple la valeur P).