Lernen aus Fehlern: Karl Popper und Thomas Kuhn

Im Jahr 1666 saß ein junger Wissenschaftler im Garten, als ein Apfel zu seinen Füßen zu Boden fiel. Dieses Ereignis regte ihn zum Nachdenken an, warum Äpfel gerade nach unten fallen und nicht zur Seite oder nach oben. Der Wissenschaftler hieß Isaac Newton, und dieser Apfel inspirierte ihn zur Entdeckung der Schwerkraft sowie der Gesetze, die nicht nur das Fallen von Äpfeln, sondern auch die Bewegungen ganzer Planeten bestimmen. Doch was geschah danach? Vielleicht denken Sie, dass Newton alle möglichen Beweise sammelte, um unwiderlegbar zu demonstrieren, dass seine Theorie wahr sei. Karl Popper (1902—1994) hatte jedoch eine andere Auffassung.

Wissenschaftler, wie alle Menschen, lernen aus ihren Fehlern. Der Fortschritt der Wissenschaft erfolgt, wenn wir erkennen, dass unsere Vorstellungen von der Realität fehlerhaft waren. So lässt sich in wenigen Worten Poppers Überzeugung zusammenfassen: Die wichtigste Hoffnung der Menschheit beim Streben nach Erkenntnis besteht darin, aus Fehlern zu lernen. Bis zu Popper glaubte man, dass die Wissenschaft mit einer Vermutung über die wahre Natur der Welt begann und die Wissenschaftler danach Beweise für die Richtigkeit dieser Vermutung sammelten.

Popper vertrat einen anderen Standpunkt. Seiner Meinung nach sollten sich Wissenschaftler bemühen, ihre eigenen Hypothesen mit aller Kraft zu widerlegen. Hypothesen sind nur dann als wahr anzusehen, wenn sich ihre Falsifizierbarkeit nicht nachweisen lässt. Ein typischer Wissenschaftler beginnt also mit einer kühnen Vermutung über ein bestimmtes Phänomen. Diese Hypothese versucht er dann durch Experimente und Beobachtungen zu widerlegen. Wissenschaft ist ein faszinierendes und komplexes Unterfangen, das sich jedoch nicht darauf beschränkt, uns von der Wahrheit bestimmter Annahmen zu überzeugen — ihr Ziel ist es, uns von falschen Vorstellungen zu befreien und im Laufe dessen zur Wahrheit zu gelangen.

Karl Popper wurde 1902 in Wien geboren. Er war Jude und musste, obwohl seine Familie das Christentum angenommen hatte, emigrieren, als Hitler an die Macht kam. Zunächst ging er nach Neuseeland und später nach England, wo er die London School of Economics gründete. In seiner Jugend hatte Popper ein breites Interessensspektrum, das sowohl Wissenschaft, Psychologie als auch Politik umfasste. Seine wahre Leidenschaft galt jedoch immer der Philosophie. Popper ist in die Geschichte eingegangen, insbesondere wegen seiner Beiträge zur politischen Philosophie und zur Wissenschaftsphilosophie.

Bevor Poppers Arbeiten über die wissenschaftliche Methode veröffentlicht wurden, waren viele Wissenschaftler und Philosophen fest davon überzeugt, dass die Förderung der Wissenschaft bedeute, Beweise für die eigenen Hypothesen zu suchen. Ein Beispiel: Wenn Sie beweisen möchten, dass alle Schwäne weiß sind, müssten Sie Tag und Nacht weiße Schwäne beobachten. Wenn alle Schwäne, die Sie gesehen haben, weiß waren, wäre es vernünftig zu schließen, dass Ihre Hypothese — dass alle Schwäne in der Natur weiß sind — wahr ist. Diese Denkweise macht den Sprung von der Aussage “Alle Schwäne, die ich gesehen habe, sind weiß“ zu der Behauptung “Alle Schwäne in der Natur sind weiß“. Doch das Problem ist: Der eine Schwan, den Sie nicht gesehen haben, könnte schwarz sein. Ja, in der Tat, alle außer Ihnen wissen, dass es schwarze Schwäne gibt. In wissenschaftlicher Sprache widerspricht die Hypothese, dass alle Schwäne weiß sind, den verfügbaren Daten. Selbst wenn Sie zehntausende von Schwänen persönlich untersucht haben und alle weiß waren, bedeutet das nicht, dass Ihre Hypothese wahr ist. Der einzige Weg, Ihre Hypothese zu bestätigen, wäre, alle existierenden Schwäne zu überprüfen. Und wenn auch nur ein Schwan schwarz ist, wird Ihre Hypothese falsifiziert.

Von der “Induktionsproblematik“ sprach bereits Thomas Hobbes im 17. Jahrhundert (er formulierte sie) und im 18. Jahrhundert entwickelte David Hume sie weiter. Induktion ist das Schließen vom Besonderen auf das Allgemeine, aufgrund dessen Schlussfolgerungen gezogen werden. Hume stellte die Gültigkeit der induktiven Methode für philosophische Schlussfolgerungen in Frage. Das Beispiel mit den Schwänen ist sein Beispiel. Induktion unterscheidet sich von der Deduktion, bei der eine spezielle Schlussfolgerung aus einer allgemeinen abgeleitet wird. In der deduktiven Logik bedeutet die Wahrheit der Prämissen notwendigerweise die Wahrheit der Schlussfolgerung. In dem berühmten Beispiel über Sokrates haben wir zwei Prämissen: “Alle Menschen sind sterblich“ und “Sokrates ist ein Mensch“. Daraus folgt die Schlussfolgerung, dass auch Sokrates sterblich ist. Wenn Sie den ersten beiden Prämissen zustimmen, aber die dritte (über Sokrates' Sterblichkeit) leugnen, widersprechen Sie sich selbst. Das wäre so, als würden Sie sagen: “Sokrates ist gleichzeitig sterblich und unsterblich.“ Bei der Deduktion ist die Schlussfolgerung bereits in den Prämissen enthalten, und die Logik ermöglicht lediglich, dass sie “zutage tritt“.

Induktion ist in dieser Hinsicht grundlegend anders. Um es nochmals zu betonen: Im Gegensatz zur deduktiven Logik stellt die induktive Schlussfolgerung eine Bewegung vom Besonderen zum Allgemeinen dar, d. h. aus zahlreichen einzelnen Beispielen wird eine allgemeine Schlussfolgerung abgeleitet. Wenn Sie beispielsweise bemerken, dass an vier aufeinanderfolgenden Dienstagen Regen fiel, könnten Sie schließen, dass es nun immer an Dienstagen regnen wird. Doch ein einziger sonniger Dienstag genügt, um Ihre Schlussfolgerung zu widerlegen. Natürlich ist die Beobachtung von vier Dienstagen eine viel zu kleine Stichprobe, aber selbst in dem Fall wie bei den weißen Schwänen, wenn es viele Beispiele gibt, die Ihre Hypothese stützen, reicht ein einziges Gegenbeispiel (ein schwarzer Schwan oder ein sonniger Dienstag) aus, um all Ihre logischen Überlegungen zu widerlegen. Es stellt sich die berechtigte Frage, wie wir uns auf eine derart unsichere Methode verlassen können. Wie können Sie sicher sein, dass das nächste Glas mit einer klaren Flüssigkeit Wasser und kein Gift enthält? Wahrscheinlich würden Sie sagen, dass alle vorherigen genau Wasser enthalten haben. Mit anderen Worten, Sie setzen voraus, dass das, was zuvor war, auch in Zukunft so sein wird. Wir nutzen ständig, ohne es zu merken, die induktive Methode. Aber wie gerechtfertigt ist unser Glaube daran? Es scheint, als würden wir die Existenz bestimmter Regelmäßigkeiten voraussetzen, die es in Wirklichkeit vielleicht gar nicht gibt.

Wenn Sie, wie viele Philosophen der Vergangenheit, denken, dass die Wissenschaft sich durch die induktive Methode entwickelt, müssen Sie irgendwie das oben beschriebene Problem lösen. Wie kann Wissenschaft auf einem so wackeligen Fundament aufgebaut sein? Poppers Theorie über den Prozess der wissenschaftlichen Entwicklung umschifft elegant dieses Dilemma. Nach Ansicht des Philosophen beruht der Fortschritt der Wissenschaft nicht auf Induktion. Die Suche nach Wahrheit beginnt mit einer Hypothese, einer begründeten Annahme oder, einfacher gesagt, einer Vermutung darüber, wie die Natur der Realität tatsächlich beschaffen ist. Nehmen wir beispielsweise die Hypothese: “Alle Gase dehnen sich bei Erwärmung aus.“ Dies ist eine recht einfache Hypothese, jedoch spielen Vorstellungskraft und kreativer Ansatz in der Phase der Hypothese eine enorme Rolle. Inspirationsquellen für Wissenschaftler können ganz unterschiedlich sein. So hatte der berühmte Chemiker August Kekulé (1829—1896) einen Traum, in dem eine Schlange ihren eigenen Schwanz biss. Dies führte ihn zu der Annahme, dass die Moleküle des Benzols eine ringförmige Struktur haben. Bis zum heutigen Tag wurde diese Hypothese noch nicht widerlegt.

Wenn die Hypothese bereits formuliert ist, beginnen die Wissenschaftler mit deren Überprüfung. In unserem spezifischen Beispiel wird dies durch das Erhitzen verschiedener Gase geschehen. Dabei besteht die Aufgabe jedoch nicht darin, die Richtigkeit unserer Annahme zu bestätigen, sondern zu demonstrieren, dass die aufgestellte Hypothese gegen unsere Versuche, sie zu widerlegen, resistent ist. Idealerweise werden die Wissenschaftler versuchen, ein Gas zu finden, das sich nicht so verhält, wie wir es annehmen. Wie Sie sich erinnern, genügte im Fall der Schwäne ein schwarzer, um die Richtigkeit der Behauptung zu widerlegen, dass alle Schwäne weiß seien. Ebenso würde ein einziges Gas, das sich beim Erhitzen nicht ausdehnt, ausreichen, um unsere Hypothese zu widerlegen.

Wenn es einem Wissenschaftler gelingt, die Hypothese zu falsifizieren — also zu zeigen, dass sie falsch ist —, können wir unser Wissen um einen weiteren Fakt erweitern. Der Kern des Fortschritts liegt im Erkennen des Neuen. Experimente mit Gasen, die zuverlässig beim Erhitzen expandieren, liefern uns kein neues Wissen — sie bestätigen lediglich einmal mehr unsere Hypothese. Nur ein Gegenbeispiel — ein Gas, das sich beim Erhitzen nicht ausdehnt — vermag uns etwas zu lehren.

Aus Sicht von Popper ist ein entscheidendes Merkmal jeder Hypothese, dass sie falsifizierbar ist. Genau dies, so sein Argument, unterscheidet die Wissenschaft von dem, was er als “Pseudowissenschaft“ bezeichnete. Eine wissenschaftliche Hypothese kann angefochten werden — auf ihrer Grundlage formulieren wir Annahmen, die widerlegt werden können. Wenn ich beginne zu behaupten, dass mich unsichtbare Feen umgeben, die auf keine Weise entdeckt werden können und die mich dazu gebracht haben, diesen Satz zu schreiben, dann gibt es keinen Weg, meine Behauptung zu widerlegen. Denn wenn die Feen unsichtbar sind und keine Spuren hinterlassen, haben wir keine Möglichkeit, zu beweisen, dass meine Aussage falsch ist. Und wenn eine Aussage nicht falsifiziert werden kann, kann sie nicht als wissenschaftlich betrachtet werden.

Wenn Sie sich erinnern, hielt Popper die meisten Hypothesen der Psychoanalyse für nicht falsifizierbar. So kann beispielsweise, wenn jemand behauptet, dass all unsere Handlungen durch unbewusste Wünsche diktiert werden, dies nicht überprüft werden. Dennoch nutzen die Anhänger der Psychoanalyse jede Tatsache (selbst das, was Menschen leugnen, dass ihre Handlungen durch unbewusste Wünsche motiviert sind) als weiteres Indiz für die Wahrheit ihrer Theorie. Ein Anhänger der Psychoanalyse könnte etwa sagen: “Die Tatsache, dass Sie die Existenz des Unbewussten leugnen, bedeutet, dass Sie unbewusst den Wunsch haben, Ihren Vater zu töten.“ Wir können diese merkwürdige Aussage nicht überprüfen, da es keine experimentellen Daten gibt, die ihre Falschheit belegen könnten. Aus diesem Grund behauptete Popper, dass die Psychoanalyse unwissenschaftlich sei — sie bringe uns kein neues Wissen. Auch Poppers Kritik an der marxistischen Sichtweise des historischen Prozesses rührt daher, dass seiner Meinung nach alle Ereignisse als weitere Beweise dafür verwendet werden, dass die Geschichte der Menschheit eine Geschichte des Klassenkampfes sei. Voilà — wir haben es erneut mit einer Hypothese zu tun, die nicht falsifiziert werden kann.

Im Gegensatz dazu ist die Theorie Albert Einsteins, dass die Sonne Licht anzieht, falsifizierbar und somit wissenschaftlich. Die Beobachtungen der sichtbaren Position der Sterne während einer Sonnenfinsternis im Jahr 1919 konnten sie nicht widerlegen. In einem gewissen Sinne hatte man Glück — tagsüber ist das Licht der Sterne unsichtbar, und während der Finsternis erhielten die Wissenschaftler die Gelegenheit, die sichtbare Position der Sterne zu beobachten, die den Berechnungen entsprach, die auf Einsteins Hypothese basierten. Dabei behauptet Popper nicht, dass diese Beobachtungen während der Finsternis die Wahrheit von Einsteins Hypothese beweisen. Nein — sie demonstrieren deren Überprüfbarkeit. Und die Tatsache, dass die Wissenschaftler die Theorie nicht widerlegen konnten, spricht für sie. Einstein stellte eine bestimmte Annahme auf, die falsch sein könnte, sich aber als richtig erwies.

Viele Wissenschaftler und Philosophen waren von Poppers Beschreibung der wissenschaftlichen Methode beeindruckt. So sagte beispielsweise der Nobelpreisträger für Medizin, Peter Medawar: “Ich halte Karl Popper für den größten Wissenschaftsphilosophen, der je existiert hat.“ Den Wissenschaftlern gefiel besonders, dass ihre Tätigkeit als kreativ beschrieben wurde. Sie waren der Ansicht, dass Popper das Wesen ihrer Arbeit richtig erfasst hatte. Philosophen waren begeistert von Poppers Umgang mit dem Problem der Induktion. Doch im Jahr 1962 veröffentlichte der amerikanische Wissenschaftshistoriker Thomas Kuhn (1922—1996) ein Buch mit dem Titel “Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen“, das den Verlauf des wissenschaftlichen Fortschritts anders beschrieb und das behauptete, Popper liege falsch. Laut Kuhn hatte Popper die Geschichte der Wissenschaft nicht ausreichend untersucht. Hätte er dies getan, hätte er sicherlich eine bestimmte Regelmäßigkeit bemerkt.

Die meiste Zeit sind Wissenschaftler mit dem beschäftigt, was Kuhn “normale Wissenschaft“ nannte. Sie arbeiten innerhalb einer allgemeinen Paradigmen. So behauptete beispielsweise die vorherrschende Paradigmen, dass die Sonne sich um die Erde dreht, bevor die Menschen verstanden, dass die Erde sich um die Sonne dreht. Astronomen führten ihre Forschungen im Rahmen des bestehenden Weltbildes durch und versuchten, Fakten, die nicht hineinpassten, zu erklären. Aus der Perspektive der vorherrschenden Paradigmen konnte Kopernikus, der das heliozentrische System entdeckte, sich durchaus in seinen Berechnungen irren. Nach Kuhn gibt es keine Fakten, die nur darauf warten, entdeckt zu werden; vielmehr setzt das Paradigma in gewissem Maße die Grenzen unseres Denkens.

Alles wird viel interessanter, wenn das passiert, was Kuhn als “Paradigmenwechsel“ bezeichnete. Dies geschieht, wenn sich unser gesamtes Weltbild auf den Kopf stellt. Dies ist möglich, wenn Wissenschaftler etwas finden, das nicht in die bestehende Paradigmen passt — etwa Fakten, die offensichtlich der geozentrischen Theorie widersprechen. Selbst in diesem Fall kann jedoch viel Zeit vergehen, bevor die Menschen ihre früheren Überzeugungen aufgeben. Wissenschaftler, die ihr ganzes Leben lang im Rahmen der alten Paradigmen gearbeitet haben, stehen neuen Ansätzen oft skeptisch gegenüber. Erst nachdem eine Paradigmen vollständig durch eine andere ersetzt wurde, kann erneut eine Phase der “normalen Wissenschaft“ beginnen, nun jedoch innerhalb neuer Rahmenbedingungen. Und so geht es unendlich weiter. Genau das geschah, als die Menschen begriffen, dass die Erde nicht das Zentrum des Universums ist. Nachdem die Wissenschaftler begannen, die Sonnensystem neu zu betrachten, mussten die Bewegungsbahnen der Planeten neu berechnet werden — nun um die Sonne.

Es ist nicht verwunderlich, dass Popper mit einer solchen Sichtweise der Entwicklung der Wissenschaft nicht einverstanden war, auch wenn er den Nutzen des Begriffs “normale Wissenschaft“ anerkannte. Ihnen obliegt die Entscheidung, ob er einem Wissenschaftler mit einer überholten Paradigmen ähnelt oder ob er der Wahrheit näher kam als Kuhn.

Wenn Wissenschaftler dazu neigen, sich in ihrer Arbeit auf reale Experimente und Beobachtungen zu stützen, erfinden Philosophen oft Gedankenexperimente, um ihre Sichtweise zu untermauern. Philippa Foot und Judith Jarvis Thomson haben sorgfältig eine Reihe von Gedankenexperimenten ausgewählt, die dazu dienen, uns dabei zu helfen, unsere eigenen Vorstellungen davon zu klären, was gut und was schlecht ist.