Die Nachtseite der Wissenschaft

Wissenschaftsgeschichte

Ernst Peter Fischer

• Verlag: Komplett-Media Verlag
• Jahr: 2011
• ISBN:
  9783831256921
• Thema: Politik & Internationale Beziehungen
• Thema: Staatsbürgerkunde & Bürgerrechte

Wer fragt, wie die Wissenschaft vorankommt, wird gewöhnlich auf eine Logik der Forschung verwiesen, bei der es um Hypothesen geht, die in Experimenten überprüft werden. Wissenschaft scheint rational und systematisch an ihr Ziel zu kommen. Aber das ist bestenfalls die halbe Wahrheit.Revolutionäre Neuerungen kommen nicht logisch zustande. Sie zeigen sich in den Forschern als Offenbarungen und lösen "heilige Rasereien" oder mystische Erfahrungen in ihnen aus. Davon wird erzählt. Außerdem wird an historischen Beispielen deutlich gemacht, wie große Ideen plötzlich zur Klarheit führen, indem sie aus unbewussten Tiefen aufsteigen, bis zu denen das Licht des Bewusstseins nicht reicht. Wissenschaftliches Treiben besteht nicht zuletzt darin, an diese Tiefen zu rühren. Wenn es gelingt, wird es gefährlich.

Wenn von Naturwissenschaften die Rede ist, dann denkt man an etwas Einsichtiges, etwas Helles, etwas Klares, etwas Durchschautes. Man denkt nicht an Dunkelheit oder Nacht. Trotzdem glaube ich, dass es eine Nachtseite der Wissenschaft gibt, dass es Träume gibt, die zur Wissenschaft gehören, dass bestimmte Dinge nur durch merkwürdige Offenbarungen in der Wissenschaft zustande kommen, und dass vieles von dem, was wir wissenschaftlich vortragen, etwas ist, was die Menschen früher im Dunkeln gesehen haben. Ich würde gerne über diese Nachtseite der Wissenschaft und die Kreativität, die aus dieser Nachtseite entspringen kann, etwas erzählen.

Der Begriff „Nachtseite“ ist ein Begriff, der aus der Romantik kommt. Genauer gesagt, gab es im Jahre 1808 einen Philosophen, Gotthilf von Schubert, der eine Vorlesung hielt mit dem Titel: „Ansichten von der Nachtseite der Naturwissenschaft.“

Er meinte damit allerdings die Zeit, als die Menschen noch nicht das Gefühl hatten, dass sie aus der Natur herausgetreten waren, dass der Mensch der Natur gegenüber stand, sondern dass der Mensch noch in der Natur war. Schubert fragte - übrigens im Beisein von Caspar David Friedrich und Heinrich von Kleist - was das denn eigentlich für eine Sicht gewesen sei, als der Mensch noch in der Natur war? Das ist jetzt nicht mein Thema. Ich möchte über die Frage sprechen: Wo kommen die wissenschaftlichen Gedanken eigentlich her? Meine Behauptung ist, dass sie aus Quellen kommen, die nicht im Lichte des Bewusstseins erkannt werden können, die also eine Art Nachtseite darstellen. Es ist wichtig, dass wir über diese Nachtseite Bescheid wissen.

Ich möchte dies nicht philosophisch oder psychologisch tun, sondern historisch, weil es ja viel Wissenschaft gibt, weil es viele Erkenntnisse der Wissenschaft gibt. Einige der großen Wissenschaftler haben darüber berichtet, wie die Wissenschaft funktioniert. Auf die möchte ich jetzt eingehen.

Noch eine kleine Anmerkung vorweg. Es gibt immer wieder so witzige Burschen, die das alles genauer und schöner formuliert haben. Ich liebe vor allen den Aphoristiker und Experimentalphysiker Lichtenberg aus dem 18. Jahrhundert. Georg Christoph Lichtenberg, hat mal gesagt:

„Wenn alle Flaschen verschlossen geblieben wären, dann wüssten wir weniger.“

Also mit anderen Worten, es gibt offenbar ein lösendes, ein erlösendes Mittel für Ideen, die tief in uns stecken. Wir müssen eben herausfinden, wie wir an diese Ideen kommen. Nicht unbedingt, indem wir trinken, was natürlich auch hilfreich sein kann. Aber wir müssen fragen: Wie funktioniert Forschung? Wie kommt die Wissenschaft, vor allem die Naturwissenschaft zu ihren Ergebnissen?

Normaler Weise gibt es darauf eine klare Antwort, die aus der Philosophie kommt. Das Standardwerk, das immer zitiert wird, ist die Arbeit des Philosophen Karl Popper, die im Jahre 1934 zum ersten Mal erschienen ist, „die Logik der Forschung.“

Sie merken schon, es geht darum, die Forschung als etwas darzubieten, was vollständig logisch funktioniert und logisch zu ihren Erweiterungen und Fortschritten kommt.

Karl Popper

Für Karl Popper sieht die Sache etwa folgender Maßen aus. Er sagt, Wissenschaft fängt mit einer Hypothese an. Sie haben die Vermutung, dass zum Beispiel Stoffe sich ausdehnen, wenn sie erwärmt werden. Jetzt prüfen Sie diese Vermutung in einem Experiment. Karl Popper sagt zunächst:

„Eine Hypothese ist nur dann eine wissenschaftliche Hypothese, wenn sie sich in einem Experiment überprüfen lässt.“

Wenn Sie irgendwas Allgemeines über den Menschen sagen und kein Experiment dazu machen können, dann ist das für ihn völlig irrelevant. Sie müssen in der Lage sein, eine experimentelle Prüfung zu übernehmen. Er selbst erörtert das am Beispiel des Satzes:

„Schwäne sind weiß.“

Das ist die Hypothese. Jetzt gehen Sie in den Zoo oder gehen spazieren und suchen einen Schwan. Wenn Sie einen weißen Schwan sehen, dann haben Sie Ihre Hypothese verifiziert. Oder Sie nehmen ein Stück Metall, erhitzen das und stellen fest, es dehnt sich aus. Dann haben Sie Ihre Hypothese verifiziert.

So schön das auf den ersten Blick sein mag, Sie sind damit nicht weiter gekommen. Denn Sie wissen jetzt genau so viel wie vorher. Sie haben die Hypothese, dass sich die Stoffe ausdehnen, wenn Sie sie erwärmen oder die Hypothese, dass die Schwäne weiß sind. Jetzt kommt der entscheidende Schritt bei Popper. Er sagt, Forschung kommt dann voran, wenn sie ein Experiment oder eine Beobachtung macht, die der Hypothese widerspricht. Er spricht dann von der Falsifizierung dieser Beobachtung.

Zum Beispiel, Sie gehen nach Australien und sehen einen schwarzen Schwan, oder Sie nehmen Gummi, erhitzen das und merken, wie es zusammenschrumpft.

Plötzlich müssen Sie die Hypothese ändern. In dem Moment haben Sie eine Falsifizierung erreicht. Sie sind gewisser Maßen gezwungen, oder Sie sind in der Lage oder berechtigt, eine neue Hypothese aufzustellen. Jetzt fangen Sie wieder von vorne an. Jetzt haben Sie ja wieder eine Hypothese, die Sie im Experiment verifizieren oder falsifizieren können. Wenn Sie die Hypothese verifiziert haben, ist das ganz nett, aber damit kommen Sie nicht recht viel weiter. Wenn Sie die Hypothese dann aber falsifiziert haben, sagen Sie:

„Jetzt kann ich weiter fortschreiten.“

Das nennt Karl Popper „Logik des Fortschritts“. Und tatsächlich, wenn Sie einen durchschnittlichen Professor an einer durchschnittlichen Universität fragen, wie die Wissenschaft funktioniert, dann wird er sagen, so wie Karl Popper es beschrieben hat.

Karl Popper wollte vor allem auf zwei Dinge hinweisen. Zunächst, dass die Wissenschaft das Experiment braucht, dass ohne das Experiment nicht von einer wissenschaftlichen Arbeit gesprochen werden kann, dass vor allem eine Hypothese nur dann in die Sphäre der Wissenschaft gehört, wenn sie sich im Experiment prüfen lässt.

Popper wollte insgesamt darauf aufmerksam machen, dass die Menschheit bescheiden sein sollte. Der Wissenschaftler kann nicht endgültig etwas wissen, sondern sein Wissen bleibt hypothetisch.

Denn er weiß nicht, ob es noch eine Beobachtung gibt, die eventuell seine Hypothese widerlegt, die also zur Falsifizierung führen kann.

Ich muss immer mit der Möglichkeit rechnen, dass ich eine Beobachtung, eine Erfahrung, eine Messung mache, die mit meinen Hypothesen, mit meinen Vorstellungen, mit meinen theoretischen Angaben nicht übereinstimmt. Dann muss ich dieses Wissen aufgeben. Und das ist die Grundidee bei Popper.

Wissenschaft kommt voran durch Falsifizierung, aber sie bleibt im hypothetischen Wissen gefangen: Eine Logik, die eine Bescheidenheit predigt. Das ist seit 1934 nach Karl Popper “Die Logik der Forschung“. Tatsächlich glauben seitdem viele zu wissen, wie Wissenschaft funktioniert.

Ich persönlich glaube das überhaupt nicht. Ich persönlich glaube, dass es kaum ein harmloseres, ein unwichtigeres und irrelevanteres Konzept gibt, als diese Logik der Forschung. Das lässt sich durch ein paar einfache Fragen veranschaulichen.

Die erste einfache Frage ist, ob es überhaupt eine nicht triviale Hypothese gibt, die sich in einem Experiment überprüfen lässt? Natürlich können Sie die Hypothese prüfen, ob Schwäne weiß sind. Aber ich bin nicht so sicher, dass das eine wissenschaftliche Hypothese ist. Das ist einfach nur eine nette Geschichte, die Sie feststellen wollen. Sie gehen so lange spazieren, bis Sie einen schwarzen Schwan sehen. Dann sagen Sie, „die Schwäne können schwarz und weiß sein.“

Ich würde das nicht wirklich wissenschaftlich nennen. Die Sache wird viel schwieriger, wenn Sie tatsächlich kompliziertere Aussagen treffen, selbst wenn die noch so einfach klingen. Zum Beispiel die Aussage, „ Bakterien haben Gene.“ Wie wollen Sie das in einem Versuch widerlegen?

Oder der Satz: „Gene sorgen für Aggression im Menschen. Es gibt genetische Komponenten der Aggression“. Wie wollen Sie das wirklich in einem Experiment überprüfen? Ich glaube, das geht überhaupt nicht. Ich denke, das ist ein komplizierteres Gebilde, das wir uns genauer anschauen müssen.

Gewissheit

Aus der Wissenschaftsgeschichte ist bekannt, wenn jemand eine Theorie oder Hypothese hat und ein Experiment macht, und das Experiment zeigt, dass die Hypothese nicht stimmt, dass er dann eher dazu neigt, das Experiment zu ändern und nicht die Hypothese.

Es besteht nämlich die Möglichkeit, dass ich beim Arbeiten, beim Experimentieren, beim Messen etwas falsch gemacht habe. Dafür gibt es sehr viele Beispiele.

Ein berühmtes Beispiel ist Albert Einstein, der etwa im Jahre 1905 Vorschläge, Hypothesen ausarbeitet, wie eine bestimmte Bewegung, die man unter dem Mikroskop beobachtet, erklärt werden kann. Diese Bewegung, um die es geht, nennt man Brownsche Bewegung. Die haben wir alle schon einmal gesehen, wenn wir mit einfachen Mikroskopen versuchen, Präparate anzuschauen. Da wackeln immer so Teilchen hin und her.

Einstein erklärt diese Brownsche Molekularbewegung durch das Stoßen von kleineren Teilchen auf die großen Teilchen. Das ganze ergibt dann einen komplizierten Diffusionsprozess. Das kann ich jetzt im Experiment prüfen.

Ein französisches Laboratorium unter der Leitung von Jean-Baptiste Perrin, der übrigens später den Nobelpreis bekommt, überprüft Einsteins Theorie und stellt fest: Sie ist falsch! Er schreibt an Einstein: „Lieber Herr Einstein, wir haben Ihre Theorie überprüft, sie kann nicht zutreffen, bitte ändern Sie Ihre Hypothesen.“

Einstein, übrigens zu dieser Zeit noch ein junger, unbekannter Angestellter in einem Patentamt, schreibt zurück:

„Lieber Herr Perrin, ich habe mir Ihr Experiment und meine Theorie noch einmal genau angeschaut. Ich bin ganz sicher, dass meine Theorie richtig ist. Ich bin einfach so zufrieden mit dieser Theorie, sie macht mich so glücklich, dass sie stimmen muss. Könnte es nicht sein, dass Ihr Messapparat versagt hat?“

Und tatsächlich eine Woche später gibt Perrin zu, die Messapparatur war falsch. Sie war nicht kalibriert. Perrin nimmt alles zurück. Einsteins Theorie war richtig. Also im Popperschen Sinn hätte man die Theorie aufgeben und neu formulieren müssen. Das ist aber nicht geschehen.

Ein anderes Beispiel liefert der berühmte amerikanische Physiker Robert Millikan, der für seine Experimente sogar den Nobelpreis bekommen hat.

Millikan wollte nachweisen, dass es eine Art Elementarladung gibt. Um das zu tun, misst er Öltröpfchen, die eine Ladung haben und zwischen zwei Kondensatorplatten schweben. Seine Idee ist, wenn es eine Elementarladung gibt, dann müsste diese immer quantenmäßig, Stück für Stück auf so einem Öltröpfchen ankommen. Es dürfte also kein kontinuierliches Anwachsen der Elementarladung sichtbar werden, sondern nur ein sprunghaftes. Diese Sprünge bestimmen dann die Größe der Elementarladung.

Den Versuch gibt es übrigens im Praktikum, wenn Sie Physik studieren, wie ich das mal gemacht habe. Machen Sie diesen Versuch und Sie werden immer falsche Ergebnisse bekommen. Sie werden immer halbe oder dreiviertel Werte herausbekommen. Sie kommen nie auf die Elementarladung. Jetzt weiß man auch warum. Die Laborbücher von Millikan sind jetzt nämlich öffentlich zugänglich, und es stellt sich heraus, dass er nur die Ergebnisse publiziert hat, die seiner Theorie entsprochen haben. Er hat immer dann, wenn ein Ergebnis genau eine Elementarladung nachgewiesen hat, gesagt, gutes Experiment. Wenn dies nicht der Fall war, hat er es als schlechtes Experiment bezeichnet und es gestrichen.

Der erste Verdacht ist natürlich, Millikan ist ein Betrüger. Das aber glaube ich nicht. Diese Experimente sind schwierig. Sie sind abhängig von allen möglichen Fehlerquellen. Da kann jemand im Labor nebenan gehustet haben. Da kann ein Stromabfall gewesen sein. Da kann die Temperatur nicht stimmen. Da kann alles Mögliche nicht stimmen.

Wenn Sie ein kompliziertes Gericht bereiten, kann Ihnen zum Beispiel die Sauce-Bernaise jederzeit ausklumpen. Das weiß eben ein guter Koch und das weiß auch ein guter Experimentator.

Ich glaube, dass Millikan eine Ahnung davon hatte, wann die Experimente gut oder schlecht waren.

Ich glaube, dass er schon richtig lag. Aber er hatte auch eine ganz andere Richtlinie. Er war felsenfest überzeugt von seiner Hypothese, er brauchte die Experimente nicht für seine Hypothese. Die Hypothese kam nicht aus der Logik, die kam nicht aus der Erfahrung, sondern sie kam aus den Tiefen seines Bewusstseins. Aus der Nachtseite eben, und insofern hat er sich gesagt: Ich ändere solange die experimentelle Situation, bis meine Hypothese im Versuch bestätigt ist.

Das hat überhaupt nichts mit einer Logik der Forschung zu tun, sondern da ist etwas ganz anderes am Werk. Wir müssen versuchen, dieses andere zu entdecken.

Die nächste spannende Frage ist natürlich, selbst wenn Popper recht hat, selbst wenn ich eine Hypothese mache und die jetzt falsifiziere, wie komme ich auf eine neue Hypothese? Wer sagt mir die Hypothese? Wo kommen die Hypothesen her? Fallen die gewisser Maßen aus dem Laborbuch? Nein. Fallen die aus dem Experiment? Nein. Ich muss ja die Hypothese haben. Ich brauche schlicht und einfach einen Einfall.

Aber Einfall ist gut gesagt. Da habe ich so das Gefühl, dass jemand über mir steht, der es mir eintrichtert, damit es mir einfällt. Ich denke, da muss ein anderer Mechanismus am Werk sein, den man sich anschauen sollte.

Es ist natürlich auch so, selbst wenn ich eine Messung habe, wie komme ich dann von dieser Messung, von den Zahlen, zu einer Theorie, die ja doch in Begriffen, in anschaulichen Bildern geschildert werden kann. Das bleibt an dieser Stelle offen.

Einen Hinweis gibt Albert Einstein, der mal geschrieben hat, dass physikalische Theorien freie Erfindungen des menschlichen Geistes sind. Es ist nur die Frage, wie diese freien Erfindungen entstehen, wo sie herkommen?

Diese Gedankenhaltung hat es immer schon gegeben. Im 18. Jahrhundert haben Leute gesagt, dass sie Experimente nicht brauchen, um zu wissen, dass eine Theorie richtig ist. Im 19. Jahrhundert haben das Leute gesagt, im 20. Jahrhundert. Es hat immer Wissenschaftler gegeben, die sich bei einer bestimmten Idee sicher gefühlt haben, die wussten, dass es stimmt. Sie haben natürlich experimentiert, um das zu überprüfen. Aber eigentlich brauchten sie das nicht, um Gewissheit zu erlangen.

Die Frage ist: Wie kommt eigentlich Erkenntnis zustande? Wie kommt vor allem wissenschaftliche ...

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• Karl Popper