Wissen – Muster im Unendlichen

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Jul 222014
 

Naturwissenschaft auf dem philosophischen Prüfstand (6)

[PhilosophieNaturwissenschaft]

Wissenschaft ist die Organisation von Wissen. Organisation will sagen: Es geht darin um einen methodisch kontrollierten Weg des Erwerbs von Wissen. Um die Verbindung und Unterscheidung, Verknüpfung und Spezialisierung von Wissensbereichen. Um Erkenntnis von Zusammenhängen und Zusammenhangslosigkeiten in der Vielfalt der Dinge und Prozesse. Um Deutung und Interpretation von Einzelergebnissen und Einzelfragen im Kontext eines größeren Ganzen. Es geht um das Auffinden von Regularitäten, Mustern, Modellen in einer uferlosen Vielfalt von Geschehnissen und Ereignissen. Insofern geht es auch um den Sinn dessen, was wir als Welt um uns und in uns vorfinden. Organisation ist aber auch eine Bezeichnung für etwas Institutionelles, für eine Einrichtung, einen Betrieb. All dies gilt in unserem kulturellen Umfeld auch für das Wissen. Organisiertes Wissen ist auch ein Wissenschaftsbetrieb, ein organisatorisches, gegliedertes, mal mehr, mal weniger divergentes Ensemble von Geldmitteln, Vorgaben, Zielen, Interessen. Wissen in der Form von Wissenschaft ist etwas stark Strukturiertes innerhalb der vielfältigen Strukturen einer Gesellschaft, die sie betreibt. Schließlich steckt in Organisation auch noch das Organische, einmal in Gestalt der Menschen, die als Wissenschaftler tätig sind, zum anderen als mögliches Idealbild einer kooperativen Ganzheit und zuletzt auch schlicht als Werkzeug (Organon), mittels dessen Wissen erworben, verwaltet und gestaltet wird.

Wissen beruht auf Erkenntnis und führt zu neuer Erkenntnis. Das, was man erkannt hat, ist bekannt, vertraut, eingeordnet, hinlänglich verstanden. Im normalen Alltag ist es die Erfahrung, die einem Kenntnisse und dann auch Wissen vermittelt. Dies Alltagswissen ist wohl das umfänglichste und wesentlichste Wissen, das Menschen während ihres Lebens erwerben und besitzen. Es ermöglicht allererst Leben, Sozialität und Orientierung. Erfahrungswissen wird ständig neu erworben, angereichert, verändert, bisweilen sogar in einzelnen Teilen gänzlich über Bord geworfen. Man denke an Menschen, die aus fernen Krisengebieten nach Deutschland geflüchtet sind. Um in unserer Gesellschaft leben zu können, nützt ihnen ihr altes Wissen wenig. Sie müssen völlig neu Erfahrungswissen erwerben. Insofern sind Menschen je nach Situation auf ständige Bereitschaft zum Lernen angewiesen. Dieses Alltagswissen wird unstrukturiert, beiläufig erworben; vieles spielt sich dabei quasi automatisch und im Unbewussten ab. Die gesamte Kindheit und Jugendzeit ist eine stetige Aneignung von Fertigkeiten, Kenntnissen und Wissen. Solche lebenspraktische „Wissenschaft“ ist jedem bestens vertraut.

Die organisierte Wissenschaft dagegen ist etwas recht Eigentümliches, etwas sehr „Spezielles“, um es mal schweizerisch zu sagen. Sie beschäftigt sich mit Dingen, die nur selten etwas direkt mit dem Alltag zu tun haben. In ihr geht es nicht um möglichst zweckmäßige Kenntnisse und Fertigkeiten zum alltäglichen Leben, sondern etwas „tiefer“ um das, was in, hinter, unter, über (oder wie immer man die räumliche Analogie wählen will) den Dingen und Prozessen liegt, wie sie uns vordergründig erscheinen. Unser Verstand lässt uns im Alltag spontan begreifen, wie Dinge und Ereignisse, denen wir begegnen, behandelt, „einsortiert“ und verarbeitet werden sollen. Das eben hat uns die Erfahrung gelehrt, und die jeweilige Deutung von Verhältnissen, in die man gerät, wird aus lebenspraktischem Wissen geschöpft, das den wachsenden Erfahrungsschatz bereit stellt. Was es aber mit den Dingen und Begebenheiten, mit räumlichen und zeitlichen Veränderungen eigentlich auf sich hat, was also dahinter steckt, hinter den Dingen, Verhältnissen, Bewegungen, Veränderungen, verlangt nach einem anderen Vorgehen, nach einer andersartigen Form der Erkenntnis und des Wissens.

In der menschlichen Kulturgeschichte gaben wahrscheinlich bestimmte Anforderungen des Alltags den Anlass dazu, sich eingehender mit bestimmten Dingen und Verhältnissen zu beschäftigen. Für die frühen Ackerbauern waren Kenntnisse der Saat, der Bewässerung, der Ernte und der Behandlung des Bodens nützlich. Für die Seefahrer waren zur zeitlichen und räumlichen Orientierung die Gestirne des Himmels wichtig, für die kultischen Anlässe die genaue Kenntnis von wiederkehrenden Zeiten und Konstellationen am Himmel. Für all dies, um nur Beispiele zu nennen, war zu allererst gute Beobachtung nötig, auch Merkzeichen für bestimmte Situationen und Konstellationen (Kalender). Doch Beobachtung von einzelnen Dingen und Gegebenheiten allein reicht nicht aus. Es sind ja gerade die Zusammenhänge wichtig, die rechte Ordnung, in der Behandlung des Bodens, Saat, Bewässerung und Ernte erfolgen müssen. Von der Beobachtung des Einzelnen führt der nächste Schritt unweigerlich zum Erkennen und Erproben von Zusammenhängen (welcher Boden ist gut, welcher nicht, was befördert Wachstum, was nicht, usw.). Je mehr aber Dinge in einen Zusammenhang gebracht werden, umso mehr spielt auch die erklärende Deutung dieses Zusammenhangs eine Rolle, bietet sie doch möglicherweise ein Muster, auch andere Zusammenhänge und Abfolgen in gleicher Weise zu deuten und zu verstehen 1). Wenn schließlich griechische „Philosophen“ danach fragten, was überhaupt „alles“ begründet und zusammenhält, sei es das Wasser oder das Feuer, sei es der Fluss der Veränderung oder das gleichbleibende Sein, dann ist der Schritt vom alltäglichen Umgangswissen zum systematisch erfassten Hintergrundwissen, also zu dem, was wir heute Wissenschaft nennen, getan.

Die sogenannten Vorsokratiker (dies ist ja nur eine zeitliche Abgrenzung), also die griechischen „Wissensmenschen“, die wir als frühe Naturphilosophen bezeichnen, dokumentieren für uns, soweit wir von ihnen wissen, das Entstehen der sehr umfassenden Frage: „Was bedeutet das alles?“ Thomas Nagel hat vor einigen Jahren (1990; 2012) in einem kleinen Bändchen mit eben diesem Titel dies als die Anfangs- und Grundfrage allen Wissens bezeichnet. Innerhalb des heutigen Kanons der Wissenschaften ist es aber allenfalls noch die Frage der Philosophie als der Wissenschaft vom Wissen, vom „Ganzen“. Darin steckt immer schon die Frage nach dem Sinn des Ganzen, nach dem Sinn in allem Sein, in allen Dingen. Also nicht mehr nur „Was ist …?“ wird gefragt, sondern dann weiter „Warum ist…? und „Wozu ist…?“ oder etwas banaler „Was soll das Ganze?“ 2). Der entstehenden Wissenschaft, also der in bestimmten Bahnen und mit bestimmten Methoden verfolgten Organisation des Wissens, stellt sich sowohl die Frage nach dem Einzelnen, was es denn für sich genommen eigentlich ist, wie es sich verhält, woraus es besteht, was es bewirkt usw., als auch die Frage nach dem Zusammenhang, nach den Verknüpfungen, den Strukturen und Mustern, die sich in der Verbindung  vieler Einzeldinge zeigen. Gerade sie reizen die Erkenntnis in besonderer Weise, weil durch solche möglichen Zusammenhänge übertragbare Muster und Dynamiken sichtbar werden können, die dann zu Regularien und Regularitäten, zu den sogenannten Naturgesetzen, vereinheitlicht werden können. Dem ersten Typus Fragen, den analytischen, folgt also der zweite Typus von Fragen, den synthetischen, die nach dem Zusammenhang, nach Bedeutung und womöglich Sinn fragen. Jetzt sind es Theorien, die sprachlich entwickelt werden, um sodann in symbolischen Formulierungen von Zusammenhängen in der abstrakten Kunst der mathematischen Sprache präzisiert zu werden. Eigentlich geht es der gesamten Wissenschaft vor allem um diese Frage: Das Einzelne im Zusammenhang eines größeren Ganzen, man würde heute sagen, von System, Struktur und Prozess zu betrachten, es darin in den Wechselwirkungen und Veränderungsprozessen zu erkennen und als bestimmte Form von Etwas zu deuten.

Erkenntnis von Zusammenhang, wie auch immer, ist stets sowohl Entdeckung wie Stiftung: Aufgrund der konkreten Untersuchung von Einzelheiten kann der, der sehen und kombinieren gelernt hat, Strukturen, Muster, gar Systeme und Dynamiken finden. Was ist da Entdeckung, was Erfindung? Der müßige Streit um Nominalismus oder Realismus oder Idealismus führt deswegen zu nichts, weil es in aller Wissenschaft immer zugleich die Verschränkung von Erkennendem und zu Erkennendem gibt. Da der forschende, fragende, Erkenntnis suchende und wissende Mensch immer zugleich Teil der „Welt“ ist, also Teil des Bereichs, den er erforscht, erkennt, weiß, kann hier nur von Wechselwirkung gesprochen werden. Der Suchende und Wissende findet etwas vor, aber er muss die Fähigkeit mitbringen, Formen und Muster zu „entdecken“, Regularitäten aufzufinden, Gesetze zu formulieren. Diese Fähigkeit, Formen und Muster zu finden, ist vielleicht dasjenige, was unsere Vernunft überhaupt ausmacht. Die menschliche Vernunft ist dazu fähig, weil sie sich selber in bestimmten Formen und Mustern konstituiert – und das gilt gleichfalls für das Gehirn, das sich in dynamischen Mustern und Prozessen organisiert. Der alte Satz, dass Gleiches von Gleichem erkannt wird (Empedokles), hat hierin seine Wahrheit und Bestätigung.

Planck, ESA

Plancks CMB – Credits: ESA and the Planck Collaboration

Insofern befindet sich der Mensch in der Wissenschaft in gar keiner grundlegend verschiedenen Situation als der vom Erfahrungswissens geleitete Mensch. Er steht in seiner Welt einer Wirklichkeit gegenüber, die ohne synthetische Aktion in eine unendliche Vielzahl von Einzelheiten und Einzelteilen zerfällt. Allein schon die Wahrnehmung schafft eine Synthese: Man nimmt mit dem Auge keine einzelnen Photonen wahr, nicht die in Brown’scher Bewegung zitternden Atome der Luft und des Tisches, sondern wir nehmen diese verwirrende Flut von Informationen materieller und energetischer Art in klaren Mustern (das Buch, die Schrift) und scharfen Begrenzungen (die Tischkante) wahr. Wir nehmen unsere Umwelt von vornherein in gegebenen Strukturen, festen Formen oder fließenden Bewegungen wahr, können sie darum allererst erkennen und von ihrem Vorhandensein wissen. Das, was uns heute die Kognitionswissenschaften an Detailkenntnissen über die Art unserer Wahrnehmung und das Erwerben von ‚Wissen‘ vermitteln, wiederholt sich auf einer anderen Stufe in der organisierten Form wissenschaftlicher Erkenntnis. Denn auch dort geht es vornehmlich um das Entdecken und Konstruieren von Strukturen, die uns die Muster liefern, nach denen wir die Dynamiken der Welt noch genauer, detaillierter, zusammenhängender oder auch abrupt springend (Quanten!) so zusammenfügen, dass Regularitäten sichtbar werden, Ordnungen und Systeme, die uns sogar fehlende Elemente entdecken helfen (Higgs-Teilchen). Noch einmal zur Verdeutlichung: Was in den Naturwissenschaften einschließlich der Humanwissenschaften geschieht, ist die Entdeckung und möglichst präzise Beschreibung und mathematische Ausformulierung von Mustern und Strukturen, Dynamiken und Prozessen, die uns die Wirklichkeit in und hinter der Alltagswirklichkeit erkennen und als sinnvoll verstehen lassen. Genau dies geschieht klassisch in Theoriebildung und Experiment: Zusammenhang entdecken und Sinn stiften.

Es ist wohl so: Ohne unser im Alltäglichen vorstrukturiertes Suchen, Fragen, Mustererkennen, vernünftiges und abstraktes Strukturieren wäre die Welt nur eine verwirrende, weil unendliche Vielfalt von Einzelheiten, die zwar irgendwie interagieren und reagieren, aber die von sich aus keine Struktur, kein Muster und keinerlei Sinn ergäben. Michael Hampe formuliert es ähnlich so:

Vielmehr finden wir uns in einer Welt, die nur bedingt für uns Zusammenhänge aufweist, deren Zusammenhangslosigkeit wir jedoch nur schwer ertragen, so dass wir versuchen, Zusammenhänge zu schaffen. Wenn uns das gelingt und wir eine Fülle von ehemals zusammenhangslosen Wahrnehmungen und Situationen jetzt als Varianten einer einzigen von uns herstellbaren Situation beschreiben können, dann sagen wir, dass wir Gesetze kennen oder in den exemplarischen Situationen Gesetze gefunden haben. Zwar erzeugen wir die Experimentalsituationen und die Theorie, in deren Rahmen dann das Gesetzeswissen als Resultante auftritt, selbst. Doch die Probleme der Zusammenhangslosigkeit relativ zu einer bestimmten Theorie finden wir vor. (Hampe, Naturgesetzbegriff, S. 152)

Mir fällt als Bild dazu die Entdeckung des kosmischen Hintergrundrauschens ein. Eigentlich ist dort erst einmal gar nichts zu sehen. Selbst auf den immer stärker auflösenden Bildern vom Hubble-Teleskop (NSA COBE) bis hin zu den bislang stärksten Auflösungen der ESA PLANCK – Mission (siehe Foto) ist nur ein kaum strukturiertes Durcheinander von Flecken und Farben zu erkennen, nicht mehr ganz ein „Brei“, aber beim ersten Anschauen doch reichlich durcheinander. Genau dieses Bild aber enthält erste Strukturen („Dichteschwankungen“) in der kosmischen Hintergrundstrahlung, die den Wissenschaftlern eine ganze Reihe von Auskünften (siehe Andreas Müller in Scilog) über den Ursprung des Weltalls geben. Die Strukturen aber machen erst das Weltall zum „Kosmos“, schaffen Wissen über das, was vor Milliarden von Jahren entstanden ist. Die Welt hat sich für den Menschen ein Stückchen mehr strukturiert und erhellt, neue Erkenntnis wurde erworben und das Wissen erweitert.

Was also geschieht in der Naturwissenschaft wirklich? Wie wahr ist eine Theorie, die auf einer Experimentalsituation beruht, ein strukturiertes Muster findet / schafft, eine zum Gesetz erklärte Regularität entdeckt? Was kann hier überhaupt mit Wahrheit gemeint sein und was bedeutet in diesem Zusammenhang Sinn? Wie weit trägt dazu die Deutung und Interpretation, also auch die Konstruktion des menschlichen Verstandes bei? Dazu, was die Wissenschaft leisten kann und was nicht, im folgenden und letzten Beitrag dieser Themenreihe.

Anmerkungen:

1) Dies muss noch keine in unserem heutigen Sinne naturwissenschaftliche Verknüpfung (Kausalität) begründen. Das Erfahrungswissen kann auch lauten: Wenn das kultische Opfer recht erbracht wird, gelingt die Ernte, wenn nicht, missrät sie.

2) Dies nennt Markus Gabriel „die philosophische Grundfrage schlechthin“ in: M. Gabriel, Warum es die Welt nicht gibt, 2013, S. 27

Experiment und Regularität

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Jul 092014
 

 Naturwissenschaft auf dem philosophischen Prüfstand (4)

[Philosophie, Naturwissenschaft]

Das heutige naturwissenschaftliche Weltbild hat vielerlei Voraussetzungen und Implikationen. Dazu habe ich einiges bereits in den letzten drei Blogbeiträgen ausgeführt. Ich werde in diesem und den nächsten Beiträgen drei weitere Aspekte betrachten: die Objektivität im Experiment, die Organisation im Zufall, die Offenheit der Erfahrung, und möchte daraufhin  – vielleicht ein wenig zusammenfassend – Wissenschaft überhaupt als Sinnstiftung auf dem Hintergrund der Erfahrung kontingenter Zusammenhangslosigkeit verstehen.

Spannend nachzuvollziehen ist das geschichtliche Auftreten des Experiments bei dem Bemühen, die Dinge der Welt, insbesondere der Natur, besser zu verstehen. Galilei war der erste, der dies programmatisch tat, und er knüpfte damit in mancher Hinsicht an Archimedes an, den großen Techniker und Konstrukteur. Ganz anders war die klassische, griechisch-römische Behandlung der Natur verfahren. Ebenso wie den frühen Naturphilosophen ging es Aristoteles wesentlich um Beschreibung der Natur, gewonnen aus der Beobachtung und durch Begriffe und Kategorien geordnet. Dies blieb lange Zeit so. Noch in den Enzyklopädien des 17. Jahrhunderts zeigt sich die Freude am rein deskriptiven Auflisten all dessen, was es gibt und was man kennt. Zusammenhänge waren solche der gestifteten Ordnung (Taxonomien), weniger der Begründung oder gar der kausalen Verknüpfung. Das Experiment war etwas Neues; es stellte den Dingen der Natur gewissermaßen ‚Aufgaben‘. Ein natürliches Verhalten, ein Bewegungsablauf (das Pendel zum Beispiel), sollte nicht nur beschrieben, sondern aufgrund von klar definierten Rahmenbedingungen hergestellt werden. Diese Rahmen- oder Ausgangsbedingungen garantierten die Regelmäßigkeit dessen, was beim Experiment auftritt. Die stets gleiche und unter gegebenen Bedingungen jederzeit wiederholbare Regelmäßigkeit konnte dann als „Gesetz“ gefasst und mathematisch formuliert werden. Dass die Mathematik selber in der Geometrie die Anschauung von Regelmaß und Harmonie lieferte, kam erleichternd und erklärend hinzu. Das Wechselspiel der Regelmäßigkeit natürlicher Bewegungen (Planeten, Pendel usw.) und mathematisch abgebildeter Harmonie oder Symmetrie (Gleichungen) ließ zur Beobachtung und Beschreibung etwas Neues hinzu treten: die Erklärung. Das im Experiment erkundete Naturgesetz lieferte nun auch die logische wie sachliche Erklärung dafür, warum es sich in der Natur eben so und nicht anders verhielt. Wenn dieser Zusammenhang einmal erkannt war, konnte der naturgesetzliche Sachverhalt  auch zur berechnenden Voraussage (Planetenbewegung, Kalender) und zur technischen Reproduktion und „Anwendung“ genutzt werden. Der Schritt von der Beobachtung zur Erklärung (= kausalen Herleitung) eröffnete der technischen Handhabung und Nutzung der Naturkräfte allererst ihre vielfältigen Möglichkeiten. Zugleich bewies die technische Konstruktion die Richtigkeit der naturgesetzlich formulierten Regularität.

Archimedes-Schrauben CC by  John Firth

Archimedes-Schrauben CC by John Firth

Aber was war nun eigentlich das so entdeckte Naturgesetz? Was verstehen wir heute darunter ¹) ? Nach wie vor ist das Experiment entscheidend für die Formulierung eines Naturgesetzes, nach wie vor ist die Mathematik die ausgefeilte Sprache, in der ein Naturgesetz formuliert wird, und nach wie vor deutet eine das Experiment begleitende Theorie das so erhobene naturgesetzliche Verhalten in einer möglichst kohärenten Anschauung, einem Weltbild, Paradigma oder „Standardmodell“. Thomas S. Kuhn hat in seiner Arbeit über die wissenschaftlichen Revolutionen auf die jeweilige Konvention verwiesen, die ein Paradigma in der Gruppe der Wissenschaftler begründet und die ein Paradigmenwechsel über den Haufen werfen muss. Konvention ist aber eine soziale Kategorie dessen, was zu einer gegebenen Zeit unter gegebenen Umständen üblich und zu erwarten ist. Wie kann aber eine Konvention zur Formulierung von Naturgesetzen führen? Sie kann es genau dann, wenn es sich bei den sogenannten Naturgesetzen weniger um von einem Gott erlassene „Gesetze“ handelt als vielmehr um die übereinstimmenden Regeln und konkreten Bedingungen (wenn – dann) eines experimentellen Vollzugs. Nimmt man diese Verknüpfung von Experiment und Regularität ernst, dann ist ein daraus gewonnenes „Gesetz“ eine Verallgemeinerung, die aus einer Regieanweisung für einen Einzelfall (Experiment) abgeleitet wird. Die große Frage ist sogleich, was zu dieser Verallgemeinerung berechtigt, was also den experimentellen Einzelfall zu einer Instantiierung eines Allgemeinen, einer Universalie, macht. Hier zeigt sich eine weitere, sehr weit reichende und grundsätzliche Voraussetzung dessen, was „Naturgesetz“ genannt wird, nämlich die Annahme eines realen Allgemeinen, womöglich einer natürlichen Universalität und Ganzheit, deren konkrete Einzelfälle in den Experimenten „entdeckt“ werden können. Wenn man einen solchen naturalistischen Idealismus (!) bezweifelt, dann ist die Frage berechtigt, ob aus den Regularien einzelner Experimente, deren „reine“, also störungsfreie, abgeschottete Laborbedingungen die Reproduzierbarkeit garantieren, überhaupt auf Allgemeingültiges in naturgegebenen Zusammenhängen geschlossen werden darf. Es erhebt sich also das Grundproblem aller Induktion, dass sie nur Aussagen über Einzelfälle und Wahrscheinlichkeiten zulässt.

Als Regieanweisung für experimentelle Verfahren und daraus zu gewinnende Befunde geben die sogenannten Naturgesetze also viel weniger her, als im naturwissenschaftlichen Weltbild behauptet wird. Sie sind weniger „ehern“ als vielmehr konventionell, das heißt nach übereinstimmenden Verfahren erwartete Regularitäten, die jeweils dann verändert werden, wenn unerwartete Befunde (Planck) oder neue theoretische Modelle (Einstein) einen „besseren“ Zusammenhang der Regularitäten und ihrer Deutung stiften. Dabei wird auch klar, dass hinsichtlich der Naturgesetzlichkeiten die technische Machbarkeit, das experimentelle Arrangement und die weiter gehende technische Nutzung („Umsetzung“, „Anwendung“) aufs engste miteinander verknüpft sind. Man wird hier von einem Wechselverhältnis sprechen können, das die reproduzierbaren Regularitäten, mathematischen Formulierungen und technischen Konstruktionen verbindet und von einander abhängen lässt. Jedenfalls liegt hier ein konstruktivistisches Denk- und Weltmodell sehr viel näher als ein universalien-realistisches, das Naturgesetze objektiv als Tatsachen vorstellt. So gesehen steht das objektivistische naturwissenschaftliche Weltbild auf recht tönernen Füßen. Eine Weltanschauung lässt sich damit schon gar nicht begründen, es sei denn man hat sie bereits.

Eine weitere Einschränkung der Objektivität im Experiment geschieht durch den beteiligten Beobachter. Die Interaktion von Beobachter und Beobachtetem ist besonders in der Quantenphysik bei der Beschreibung von Superpositionen (siehe den Messprozess in der Quantenmechanik) prominent geworden. Hier ist die im Experiment erhobene Messgröße nicht unabhängig vom Beobachter, der misst; die Messung selber wird komplementärer Teil des Experiments. Was in der Quantenmechanik als Interaktion innerhalb eines physikalischen Systems, zu dem der Experimentator dazu gehört, beschrieben wird, gilt in abgewandelter Form aber für jedes Experiment. Die experimentelle Anordnung im Labor ist gewissermaßen die Frage des Experimentators an ein konkretes Naturverhalten, und zwar eine Frage, die eine bestimmte Antwort erwartet bzw. erwartbar macht, auf die hin eben das Experiment angelegt ist. Interessant sind dann die Fälle, in denen die Antwort gar nicht oder unerwartet erfolgt. Dennoch lässt das Experiment aufgrund seiner genau vorgegebenen Bedingungen nicht jedes mögliche Ergebnis zu („ergebnisoffen“), sondern nur diejenigen Ergebnisse, die im Rahmen der Laborbedingungen und der zugrunde liegenden Theorie des Experimentators überhaupt auftreten können. Im Idealfall ist das Labor ein physikalisch geschlossenes System, in dem nur bestimmte Wirkungen passieren und entsprechend gemessen werden können. Unter natürlichen Bedingungen kommen solche geschlossenen Systeme allerdings nicht vor. Es lässt sich daher fragen, inwiefern die auf diese experimentelle Weise gewonnenen Resultate überhaupt unter offenen, natürlichen Bedingungen allgemein gültig sein können, so dass daraus ein Gesetz abgeleitet werden kann. Darüber hinaus muss gefragt werden, inwieweit die Interpretation eines Experiments auch immer den Experimentator mit seinen Bedingungen und Fragestellungen berücksichtigt. Der Beobachter ist in jedem Experiment beteiligt, also Teil des Systems. Diese Verschränkung von beobachtendem Subjekt und beobachtetem Objekt (ohne diese Differenzierung hier noch weiter zu problematisieren) gilt für jedes Experiment und macht die darin gewonnenen Ergebnisse nur sehr begrenzt für Verallgemeinerungen zugänglich. Zusätzlich zum Problem der Induktion kommt hier die notwendige Beteiligung der experimentellen Interaktion, also der Wechselwirkung zwischen Beobachter und Beobachtetem, hinzu, die eine unmittelbare Verallgemeinerung und Objektivierung erschwert oder gar unmöglich macht.

Es wird jetzt vielleicht deutlich, dass die alltägliche Rede von Naturgesetzen, die eben „da draußen“ in der Natur gelten, äußerst problematisch ist. Auch der Begriff der Regularität, wie ich ihn gebraucht habe, müsste noch genauer erläutert werden. Er soll hier nur das gängige Vorverständnis beim Begriff „Naturgesetz“ vermeiden helfen. Allerdings scheint mir die Redeweise von Regularien oder Regularitäten aus einem bestimmten Grunde recht gut geeignet zu sein, um das zu beschreiben, was naturwissenschaftlich und experimentell überhaupt erkannt und verstanden werden soll: Regularitäten haben mit Mustern zu tun. Ich werde später darauf zurück kommen.

1.) vgl. dazu Michael Hampe, Eine kleine Geschichte des Naturgesetzbegriffs, 2007

Der Anfang der Naturwissenschaft

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Jun 092014
 

Über Wirklichkeit, Weltanschauung und andere Möglichkeiten

[Philosophie]

Naturwissenschaft ist Wissenschaft schlechthin. So stellt es sich für uns heute dar. Im Englischen wird dieser Anspruch durch den exklusiven Begriff „science“ ausgedrückt. Dem entspricht das weithin geteilte Selbstverständnis, der Mensch habe mit der Naturwissenschaft ein zuverlässiges, allgemein gültiges Instrument zur Erfassung, Beschreibung und Erklärung der Wirklichkeit gewonnen. Was immer „wirklich“ zu sein beansprucht, muss sich am naturwissenschaftlichen Anspruch messen lassen. Gelingt dies, kann es als Tatsache anerkannt werden.

Die klassischen Werkzeuge der Naturwissenschaft sind Theorie und Experiment. Die Theorie muss in einer exakten Sprache verfasst sein, die allgemein gültig, d.h. regelgeleitet und für jedermann rational nachprüfbar ist. Diese Sprache ist die Mathematik. Im Experiment werden postulierte Zusammenhänge oder Wirkungen in einer bestimmten, genau dokumentierten Versuchsanordnung verifiziert. Auch hier gilt das Prinzip der Allgemeingültigkeit, dass unter den gegebenen Ausgangsbedingungen dieselben Ergebnisse an jedem Ort zu jeder Zeit erzielt werden können. Ein Verhalten von Dingen, das nicht im Labor nachgestellt werden kann, muss durch genaue Beobachtung beschrieben werden. Für das Beobachtungsverfahren wird wiederum strikte Rationalität und Nachvollziehbarkeit verlangt..

testing tube, flickr

testing tube – photo by wader on Flickr

Diese wenigen Regeln klingen sehr einfach. Sie sind nicht zuletzt deswegen so überzeugend, weil durch sie eine überwältigende Menge an wissenschaftlichen Ergebnissen und Befunden zu Tage gefördert wurde. Auf diese Weise hat die Naturwissenschaft sehr erfolgreich den Rahmen (die Norm) dafür gesetzt, dass unser Wissen über die Natur und also über die Wirklichkeit exponential gestiegen ist und weiterhin steigt. Dieser unglaubliche Erfolg lässt jede Kritik an diesem Wissensmodell als naiv, vorwissenschaftlich, irrational und darum letztlich als dumm erscheinen. Andererseits ist gerade der universelle Totalitätsanspruch der modernen Naturwissenschaft verdächtig. Menschliches Wissen ist begrenzt und irrtumsfähig. Der Verdacht der Ideologie und des Dogmatismus liegt durchaus nicht fern. Aber rational nachvollziehbar und allgemein verständlich muss auch eine solche Kritik formuliert sein.

Auch wenn die moderne Wissenschaft ihren Anspruch und ihre Gültigkeit gemäß natürlicher Vernunft als selbstverständlich setzt, so hat sie doch auch ihre eigene Geschichte. Wissenschaft = Naturwissenschaft, das war nicht immer so. Es ist eine „Erfindung“ der Neuzeit. Zwar wird oft auf die Vorläufer in der frühen griechischen Naturphilosophie verwiesen wie auch auf die genauen astronomischen Kenntnisse der Babylonier und – sehr viel später – der arabisch-persischen Wissenschaftler. Doch das waren methodisch ganz andere Herangehensweisen, die meist sehr konkrete lebensweltliche Anlässe hatten (Bewässerung, Steuern, Kalender, Schifffahrt) und von einer allgemeinen Theorie weit entfernt waren. Dies gilt sogar noch für das mittelalterliche Wissen im christlich-katholischen Kulturraum. Man wusste durch Aristoteles vieles über die Natur, ohne allgemein gültige Regeln des Wissenserwerbs zu formulieren und daraus eine umfassende Theorie abzuleiten, das ein neues „Paradigma“ (Kuhn), ein neues Weltbild bedeutet hätte.

Das änderte sich offenkundig erst mit Galileo Galilei (†1642). Trotz des Inquisitionsverfahrens, eigentlich gerade durch die Art und Argumente in diesem Verfahren zeigte sich, dass die Zeit für eine neue Sicht der Naturdinge reif war. Kopernikus` ideales Bild heliozentrischer Kreisbahnen war mehr durch eine metaphysische Sicht der Welt als durch genaue Beobachtung begründet. Seine Berechnungen galten so lange als willkommen, als sie eine bessere Berechnung des kirchlichen Kalenders ermöglichten – und das war keineswegs immer der Fall. Sein Weltbild mit der Sonne in der Mitte galt nicht als Ketzerei, sondern schlicht als Unsinn. Im Übrigen war Kopernikus ein äußerst frommer, von himmlischen Harmonien träumender Theologe. Erst mit Tycho Brahe und vor allem durch Johannes Kepler wurden die Beobachtungen genauer und die Berechnungen (Ellipse statt Kreis) exakter. Auch diese beiden früh-modernen „Naturwissenschaftler“ waren noch weit entfernt davon, ihre Sicht der Astronomie zu einem Weltbild auszubauen. Kepler war ein überzeugte Anhänger der hermetischen Weisheit und der religiösen Lehren der Pythagoräer. Aus heutiger Sicht war sein Weltbild alles andere als „naturwissenschaftlich“. Das gilt übrigens auch noch für Isaac Newton, der lebenslang der Alchemie und der Zahlenmystik  anhing.

Bei Galilei aber kündigt sich offen etwas Neues an. Das kommt in einem berühmten Zitat zum Ausdruck:

„Die Philosophie steht in diesem großen Buch geschrieben, dem Universum, das unserem Blick ständig offen liegt. Aber das Buch ist nicht zu verstehen, wenn man nicht zuvor die Sprache erlernt und sich mit den Buchstaben vertraut gemacht hat, in denen es geschrieben ist. Es ist in der Sprache der Mathematik geschrieben, und deren Buchstaben sind Kreise, Dreiecke und andere geometrische Figuren, ohne die es dem Menschen unmöglich ist, ein einziges Wort davon zu verstehen; ohne diese irrt man in einem dunklen Labyrinth herum.“ (aus: Il Saggiatore, zit. nach Wikipedia)

Die Mathematik als die einzig mögliche Sprache, die Wirklichkeit der Natur zu „entziffern“, also sie zu verstehen und zu beschreiben, das war keine Nebenbemerkung, das war ein rationelles Programm. Und ein Zweites leistete Galilei: Neben die Mathematik zur Beschreibung natürlicher Gegebenheiten stellte er das Experiment, durch das sich Naturgesetze formulieren und beweisen ließen (siehe Galileis schiefe Ebene und die Analyse der Fallgesetze). Damit waren die Grundprinzipien der modernen Wissenschaft ausgesprochen. Auch Galilei blieb ein frommer Mann, wollte er doch, wie er im Prozess ausdrückte, die heilige Kirche nur von einem Irrtum bewahren, der sich verhängnisvoll auswirken könnte. Allerdings prallten zwischen Galilei und seinem Gegner, dem Kardinal Bellarmin, zwei grundlegend verschiedene „Weltanschauungen“ aufeinander. Für Bellarmin stand die Wahrheit der Kirche und die Freiheit Gottes über allem. Ihn überzeugte zudem nicht, welchen Vorteil eine einfachere Berechnung haben sollte, wenn doch eine kompliziertere (die „Schleifen“ der Planeten) auch zu guten Ergebnissen führte. Im Übrigen war auch für Bellarmin alles solange denkmöglich, wie es als bloße Hypothese galt. Noch deutlicher trat der Unterschied im „Dialog über die zwei Weltsysteme“ hervor, in dem Galilei es nur noch als Narretei („Simplicio“) darstellen kann, wenn man bestreitet, dass Experimente eine Theorie bewahrheiten. Genau diese Meinung vertrat Papst Urban VIII: Gott könne jeden Effekt auf alle möglichen anderen Weisen hervorbringen als nur in einem beliebigen Experiment. Die klare Stellungnahme Galileis in dieser Frage (experimenteller Beweis der Wahrheit, nicht mehr nur Hypothese über die Wirklichkeit) machte ihn zum ersten öffentlichen Vertreter der neuen naturwissenschaftlichen Weltanschauung. Die Welt sollte beobachtet, gemessen und berechnet werden, nicht mehr von religiösen oder metaphysischen Einsichten überformt sein.

Im gleichen Zeitraum trat Galilei ein ganz anderer Philosoph zur Seite, der auf seine Weise einem neuen Weltbild Raum schuf: René Descartes. Durch seine strikte Trennung des Geistes (res cogitans) von allen anderen räumlichen Dingen (res extensa) stellte er die gesamte „ausgedehnte“ natürliche Welt der Dinge und Tatsachen dem forschenden und Erkenntnis suchenden Geist als Objekt zur Verfügung. Erst seit Descartes gibt es eine vom Subjekt getrennte Sachlichkeit, die sich zur allumfassenden Wirklichkeit aufschwingt. Das weite Feld der neu formulierten Wissenschaft ist Brachland, das es aufzubrechen und zu nutzen galt. Kein Wunder also, dass einer neuen Weltsicht eine neue Ökonomie entsprach – und umgekehrt. In der Folgezeit verbreiterten die englischen Empiristen (John Locke, David Hume) die Basis der neuen, nun allein als Wissenschaft geltenden Entdeckung der Wirklichkeit. Die Rationalisten, insbesondere in ihrer kritischen Gestalt (Immanuel Kant), brachten den Verstand als ein dem Menschen gemäßes, zur bedingungslosen Verfügung stehendes und alles bestimmendes Werkzeug zur Geltung. Selbst Raum und Zeit waren nun nicht mehr der metaphysische Rahmen alles Seins, sondern selber als „reine Formen der Anschauung“ Produkt und Grundlage der menschlichen Vernunft in einem. Der Mensch als rationales Subjekt konnte sich nun der Welt als Begriff und als Wert (Ware) bemächtigen. Denn die Wissenschaft selber begründet und definiert, was wirklich und wertvoll ist: das, was berechnet, gemessen und als Tatsache fest gestellt werden kann.

Noch stand der naturwissenschaftlich erfassten Welt der forschende Geist gegenüber. Was aber würde geschehen, wenn der menschliche Geist selber zum Gegenstand naturwissenschaftlicher Forschung würde? Nun, das war abzusehen, und es geschah und geschieht in der Hirn- und Bewusstseinsforschung nichts anderes, als was in aller wissenschaftlichen Forschung geschieht. Jetzt wird die menschliche Subjektivität selber zum Objekt des mathematischen Kalküls und der physiologischen und psychologischen Analyse, der Daten und der Algorithmen. Man könnte sich fragen oder auch vermuten, dass diese Wendung eine Veränderung der bisherigen wissenschaftlich Weltanschauung einleiten könnte. Wir werden das hier nicht weiter verfolgen, aber es bleibt auf dem Schirm: man wird sehen.

Denn eines dürfte klar sein: Das gegenwärtig herrschende naturwissenschaftliche Denk- und Weltmodell beruht auf Voraussetzungen, die geprüft werden müssen, und zwar umso genauer, je umfassender der Anspruch der Wissenschaft auf ein allein zuverlässiges und darum zulässiges Weltverständnisses erhoben wird. Die Voraussetzungen sind weder selbstverständlich noch unmittelbar gegeben oder trivial. Es sind sehr bedeutende und weitreichende Voraussetzungen, deren Gültigkeit oder auch nur Praktikabilität sich ständig neu bewähren muss, sollen sie sich nicht in Dogmatismus verwandeln. Darüber hinaus stehen uns nun, nach einigen Jahrhunderten „Wissenschaft und Technik“ eine Menge Erfahrungen zur Verfügung, welche die Begründer dieses Weltbildes noch nicht hatten, nicht haben konnten. In wenigen Jahrzehnten (rund zwei Dutzend) hat die Menschheit, ausgestattet mit dem neuen Modell des Wissens, mit der Macht der Technik und dem Schmiermittel des Geldes, den Planeten Erde und die darauf und davon lebenden Gesellschaften mehr umgestaltet und beeinflusst als alle menschlichen Generationen vorher. Wir müssen also sowohl auf die Voraussetzungen als auch auf die Auswirkungen schauen, die die wissenschaftliche Welterklärung und die darauf fußende technische Weltgestaltung bewirkt haben. Dann darf man nach genauer Prüfung, auch Selbstprüfung, mit Berechtigung fragen: Ist es gut so? Haben wir das so gewollt? Wer sind die Nutznießer, wer die Verlierer? Wollen wir dies Modell unverändert beibehalten?

So wird Erkenntnistheorie im Handumdrehen zur Ethik.