Ce court livre présente l’état (au moment de sa publication) du débat contemporain en métaphysique des sciences et philosophie de la physique sur la nature des quantités physiques, en se concentrant sur le cas de la masse. La question est de savoir si la masse est, fondamentalement, une quantité absolue – chaque objet étant massif par la possession d’une magnitude absolue de masse, conçue comme une propriété intrinsèque –, ou bien relationnelle – chaque objet n’étant alors massif que par le fait d’être k fois plus massif que d’autres (k > 0). L’absolutisme (absolutism) est la position selon laquelle les masses absolues sont fondamentales, et les « ratios » de masse dépendent d’elles. Le comparatisme (comparativism), au contraire, soutient que ces ratios sont fondamentaux (le terme « ratio » désigne des relations de masse entre objets, du type être k fois plus massif que, bien que, s’ils sont fondamentaux, ils soient des relations externes et ne soient donc des « ratios de » rien du tout). Les masses absolues, alors, n’existent pas au niveau fondamental. Bien que Martens défende une position absolutiste dans ses travaux propres, son livre présente également le point de vue adverse et les arguments associés.
Dès l’introduction, Martens lie cette question au « défi d’Ozma », qui est de parvenir à communiquer (en morse) à des extraterrestres la signification de nos unités de mesure, comme le kilogramme, sans pouvoir envoyer aucun étalon matériel (et donc sans recourir à une définition ostensive : « le kilogramme est la masse de cet objet »). Nos unités de mesure, ainsi que les valeurs dimensionnelles associées (« 3 kg »), sont interprétées par les absolutistes comme renvoyant aux masses absolues des objets (de l’étalon, des objets mesurés). Les comparatistes pensent au contraire que ces valeurs ne représentent que les ratios entre les objets mesurés et l’étalon (« être trois fois plus massif que »), et que la définition d’une unité se réduit au choix d’un point de comparaison matériel. Relever le défi d’Ozma, ce serait réussir à montrer comment des valeurs comme « 1 kg », « 3 kg » réfèrent indépendamment de toute relation à un tel point de comparaison, et donc renvoient à des masses absolues.
Martens distingue trois façons d’essayer de relever le défi : par les rôles métrique, dynamique et explicatif des masses absolues. Dans l’introduction, il concède au comparatisme que les masses absolues ne peuvent jouer aucun rôle métrique. Puisque les valeurs dans une échelle de masse sont dimensionnelles, c’est-à-dire relatives à la définition d’une unité et au choix d’un étalon, elles ne peuvent qu’exprimer des ratios de masse (entre les objets mesurés et l’étalon). Dans le chapitre 2, Martens présente ce qu’il tient pour l’argument principal en faveur de l’absolutisme : le rôle dynamique des masses absolues. L’argument demande d’imaginer deux mondes possibles distincts, qui ne diffèrent que par un doublement uniforme des masses absolues possédées par des particules, et restent donc identiques sur le plan des ratios de masses. La dynamique Newtonienne, dans sa formulation standard, prédit pour ces deux mondes deux évolutions temporelles distinctes. Le comparatisme ne permet pas d’en rendre compte, puisque de son point de vue les deux mondes sont fondamentalement identiques. Le chapitre 3 présente plus en détails les différentes métaphysiques des quantités qui se cachent derrière les grandes catégories (« absolutisme », « comparatisme »), dont la plupart sont en réalité plus anciennes que ce débat contemporain. Dans le chapitre 4, Martens revient à l’argument fondé sur le rôle dynamique des masses absolues, et distingue plus nettement trois approches : la détectabilité des masses absolues, la non-symétrie de la théorie newtonienne vis-à-vis des doublements uniformes de masse, et enfin le décompte des possibilités dynamiques distinguées par (les modèles de) cette théorie. Les chapitres 5 et 6 développent différentes réponses comparatistes à l’argument dynamique : (i) reformuler les lois de la dynamique en n’employant que des grandeurs relationnelles, (ii) extraire les lois, conçues comme des régularités humiennes, d’une mosaïque constituée uniquement de ratios (de distance et de masse), (iii) discuter la nature des constantes fondamentales (comme G) et défendre la thèse que G doit être divisée par deux si les masses absolues sont doublées, et (iv) envisager une version de la dynamique inspirée de Mach, où les lois gouvernent les ratios entre les masses des objets et la masse totale de l’univers. Le chapitre 7, enfin, présente rapidement le rôle explicatif des masses absolues, sans lesquelles le fait que les ratios de masses s’arrangent (« conspirent ») pour respecter la structure multiplicative des ratios et leur transitivité resterait bien mystérieux.
J. T.
This short book presents the state (at the time of its publication) of the contemporary debate in the metaphysics of science and the philosophy of physics concerning the nature of physical quantities, focusing on the case of mass. The central question is whether mass is, fundamentally, an absolute quantity – each object having its mass by possessing an absolute magnitude of mass, conceived as an intrinsic property –, or a relational one – each object having mass only by being k times more massive than others (k > 0). Absolutism is the view that absolute masses are fundamental, and that mass “ratios” depend on them. Comparativism, on the contrary, holds that these ratios are fundamental (the term “ratio” refers to mass relations between objects, such as being k times more massive than another – although if such relations are fundamental, they are external relations and thus not “ratios of” anything at all). Absolute masses, then, do not exist at the fundamental level. Although Martens defends an absolutist position in his own work, his book also presents the opposing view and its supporting arguments.
From the introduction, Martens ties this question to the “Ozma challenge”: how to communicate (via Morse code) to intelligent aliens the meaning of our measurement units, such as the kilogram, without being able to send any material standard (thus ruling out an ostensive definition like “a kilogram is the mass of this object”). Absolutists interpret our measurement units, as well as dimensional values like “3 kg”, as referring to the absolute masses of objects (of the standard and of the objects to be measured). Comparativists, on the other hand, argue that such values only represent ratios between measured objects and the chosen standard (“being three times more massive than”), and that a unit definition reduces to the selection of a material reference point. Meeting the Ozma challenge would mean showing how values like “1 kg” or “3 kg” can refer independently of any relation to such a reference point – and thus refer to absolute masses.
Martens distinguishes three attempts to meet this challenge: through the metric, dynamic, and explanatory roles of absolute masses. In the introduction, he concedes to Comparativism that absolute masses cannot play any metric role. Since values on a mass scale are dimensional – i.e., relative to the definition of a unit and the choice of a standard – they can only express mass ratios (between measured objects and the standard). In Chapter 2, Martens presents what he considers the main argument for absolutism, based on the dynamic role of absolute masses. This argument imagines two distinct possible worlds differing only by a uniform doubling of the absolute masses of the particles, leaving the mass ratios unchanged. Newtonian dynamics, in its standard formulation, predicts distinct temporal evolutions for these two worlds. Comparativism cannot account for this, since from its perspective, the two worlds are fundamentally identical. Chapter 3 explores in more detail the different metaphysical theories of quantities that underlie the broad categories of “Absolutism” and “Comparativism” – most of which are, in fact, older than this contemporary debate. In Chapter 4, Martens returns to the dynamic argument and clarifies three approaches: the detectability of absolute masses, the non-symmetry of Newtonian theory with respect to uniform doublings of mass, and the count of distinct dynamic possibilities distinguished as models of the theory. Chapters 5 and 6 present several comparativist rejoinder to the dynamic argument: (i) reformulating the laws of dynamics using only relational quantities, (ii) extracting laws, conceived as Humean regularities, from a mosaic composed only of ratios (of distance and mass), (iii) discussing the nature of fundamental constants (such as G) and arguing that G should be halved if absolute masses are doubled, and (iv) proposing a Machian-inspired version of dynamics, where the laws govern ratios between the object masses and the total mass of the universe. Finally, Chapter 7 briefly discusses the explanatory role of absolute masses, without which the fact that mass ratios “conspire” to obey a multiplicative structure and a transitivity rule would remain quite mysterious.
J. T.