Natura cauzalității este investigată în mod sistematic în mai multe discipline academice, inclusiv în filosofie și fizică.
În mediul academic, există un număr semnificativ de teorii despre cauzalitate; The Oxford Handbook of Causation (Beebee, Hitchcock & Menzies 2009) cuprinde 770 de pagini. Printre cele mai influente teorii din cadrul filosofiei se numără Cele patru cauze ale lui Aristotel și ocazionalismul lui Al-Ghazali. David Hume a susținut că convingerile despre cauzalitate se bazează pe experiență, iar experiența se bazează în mod similar pe presupunerea că viitorul modelează trecutul, care, la rândul său, nu se poate baza decât pe experiență – ceea ce duce la o logică circulară. În concluzie, el a afirmat că cauzalitatea nu se bazează pe un raționament real: doar corelația poate fi efectiv percepută. Immanuel Kant, potrivit lui Beebee, Hitchcock & Menzies (2009), susținea că „un principiu cauzal conform căruia fiecare eveniment are o cauză, sau urmează conform unei legi cauzale, nu poate fi stabilit prin inducție ca o afirmație pur empirică, deoarece atunci i-ar lipsi universalitatea strictă, sau necesitatea”.
În afara domeniului filosofiei, teorii ale cauzalității pot fi identificate în mecanica clasică, mecanica statistică, mecanica cuantică, teoriile spațio-temporale, biologie, științe sociale și drept. Pentru a stabili o corelație ca fiind cauzală în cadrul fizicii, se înțelege în mod normal că cauza și efectul trebuie să se conecteze printr-un mecanism local (cf. de exemplu conceptul de impact) sau un mecanism nonlocal (cf. conceptul de câmp), în conformitate cu legile cunoscute ale naturii.
Din punctul de vedere al termodinamicii, proprietățile universale ale cauzelor în comparație cu efectele au fost identificate prin cea de-a doua lege a termodinamicii, confirmând viziunea antică, medievală și carteziană conform căreia „cauza este mai mare decât efectul” pentru cazul particular al energiei libere termodinamice. Acest lucru, la rândul său, este contestat de interpretările populare ale conceptelor de sisteme neliniare și efect fluture, în care evenimente mici provoacă efecte mari datorită, respectiv, imprevizibilității și a unei declanșări improbabile a unor cantități mari de energie potențială.
Cauzalitatea interpretată din stări contrafactualeEdit
Intuitiv, cauzalitatea pare să necesite nu doar o corelație, ci și o dependență contrafactuală. Să presupunem că un elev a avut o performanță slabă la un test și presupune că cauza a fost faptul că nu a învățat. Pentru a dovedi acest lucru, se gândește la contrafactual – același student care dă același test în aceleași circumstanțe, dar care a studiat cu o seară înainte. Dacă s-ar putea derula din nou istoria și s-ar putea schimba doar un singur lucru mic (făcându-l pe student să învețe pentru examen), atunci s-ar putea observa cauzalitatea (prin compararea versiunii 1 cu versiunea 2). Deoarece nu se poate derula din nou istoria și nu se pot reda evenimentele după efectuarea unor mici schimbări controlate, cauzalitatea poate fi doar dedusă, niciodată cunoscută cu exactitate. Acest lucru este denumit problema fundamentală a inferenței cauzale – este imposibil de observat direct efectele cauzale.
Un obiectiv major al experimentelor științifice și al metodelor statistice este acela de a aproxima cât mai bine posibil starea contrafactuală a lumii. De exemplu, se poate realiza un experiment pe gemeni identici despre care se știe că obțin în mod constant aceleași note la testele lor. Unul dintre gemeni este trimis să învețe timp de șase ore, în timp ce celălalt este trimis în parcul de distracții. Dacă notele lor la teste diferă brusc într-o mare măsură, aceasta ar fi o dovadă puternică a faptului că studiul (sau mersul în parcul de distracții) are un efect cauzal asupra notelor la teste. În acest caz, corelația dintre studiu și notele la teste ar implica aproape cu siguranță o cauzalitate.
Studiile experimentale bine concepute înlocuiesc egalitatea indivizilor, ca în exemplul anterior, cu egalitatea grupurilor. Obiectivul este de a construi două grupuri care sunt similare cu excepția tratamentului pe care grupurile îl primesc. Acest lucru se realizează prin selectarea subiecților dintr-o singură populație și repartizarea lor aleatorie în două sau mai multe grupuri. Probabilitatea ca grupurile să se comporte în mod similar unul față de celălalt (în medie) crește odată cu numărul de subiecți din fiecare grup. În cazul în care grupurile sunt în esență echivalente, cu excepția tratamentului pe care îl primesc, și se observă o diferență în ceea ce privește rezultatul pentru grupuri, atunci acest lucru constituie o dovadă că tratamentul este responsabil pentru rezultat sau, cu alte cuvinte, tratamentul cauzează efectul observat. Cu toate acestea, un efect observat ar putea fi, de asemenea, cauzat „din întâmplare”, de exemplu, ca urmare a unor perturbații aleatorii în populație. Există teste statistice pentru a cuantifica probabilitatea de a concluziona în mod eronat că o diferență observată există, când de fapt nu există (de exemplu, a se vedea valoarea P).
.