Philosophie als Methodologie der Wissenschaft

Die Dynamik des wissenschaftlichen Wissens

Die Wissenschaft stellt ein System sich entwickelnden Wissens dar. Sie beinhaltet nicht nur die Ansammlung von Wissen über die Welt, sondern auch qualitative Veränderungen der Mechanismen seiner Gewinnung. Besonders beschleunigt trat dieses Wachstum des wissenschaftlichen Wissens im 20. Jahrhundert auf, weshalb die damit verbundenen Probleme in den Vordergrund der modernen Wissenschaftsphilosophie traten. In den Naturwissenschaften kam es in den ersten dreißig Jahren des 20. Jahrhunderts zu einem Wandel des wissenschaftlichen Weltbildes, es entstand die nichtklassische, relativistische Physik.

Ein wissenschaftliches Weltbild ist eine begriffliche Struktur, mittels derer die systemischen Eigenschaften der untersuchten Realität festgehalten werden. Das am weitesten entwickelte der modernen wissenschaftlichen Weltbilder ist das physikalische Weltbild. Solche Weltbilder existieren jedoch in jeder Wissenschaft, sobald diese als eigenständiger Bereich wissenschaftlichen Wissens konstituiert ist. Das physikalische Weltbild umfasst:

1. Vorstellungen über fundamentale physikalische Objekte, aus denen alle anderen physikalischen Realitäten aufgebaut werden sollen;
2. Die Typologie der in der Physik untersuchten Objekte;
3. Vorstellungen über allgemeine Merkmale der Wechselwirkungen der untersuchten Objekte, über die Art kausaler Zusammenhänge und Gesetzmäßigkeiten der physikalischen Welt;
4. Raum-zeitliche Eigenschaften der physikalischen Welt.

In der Geschichte der Physik werden drei Arten physikalischer Weltbilder unterschieden, die nacheinander als Grundlage der Erkenntnistätigkeit dienten: mechanisch, elektrodynamisch und quanten-relativistisch.

Das erste, auf der Grundlage der entstehenden Wissenschaft gebildete Weltbild war das mechanische. Es entwickelte sich endgültig auf Basis der klassischen Mechanik Newtons. Sein Unterschied zu den naturphilosophischen Konzepten der Antike besteht darin, dass es auf experimentell gewonnenen und mathematisch verarbeiteten Fakten beruhte.

Nach dem mechanischen Weltbild besteht die Natur aus drei unabhängigen Entitäten: Materie, absolutem Raum und absoluter Zeit. Die wichtigste Art der Wechselwirkung ist die Gravitation. Es wird angenommen, dass physikalische Einflüsse prinzipiell instantan, also mit unendlich großer Geschwindigkeit, wirken können.

Wesentliche Parameter der Materie sind Masse, Energie, Kraft, Impuls, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Der Raum ist aus der Sicht des mechanischen Weltbildes unendlich, absolut unbeweglich und beherbergt alle Objekte. Er ist homogen, isotrop und dreidimensional und wird mittels der euklidischen Geometrie beschrieben. Die Zeit wird als unendliche, gleichmäßig vergehende Dauer betrachtet, unabhängig von den in der Materie ablaufenden Prozessen. Dieses Weltbild blieb bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts bestehen. Genauer: In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts entstand das elektrodynamische Weltbild.

Es brachte jedoch keine prinzipiellen Änderungen. Nach dem elektrodynamischen Weltbild besteht die Welt aus Materie, deren Basis Elektronen sind (damals als elektrisch geladene Teilchen verstanden, experimentell jedoch noch nicht isoliert). Außerdem gilt die Welt als aus Strahlung, absolutem Raum und absoluter Zeit bestehend.

Die grundlegenden Veränderungen treten erst im frühen 20. Jahrhundert auf. Zu dieser Zeit entwickelt sich das relativistische Weltbild. Während das mechanische Weltbild die physikalische Welt als aus drei unabhängigen Entitäten bestehend charakterisierte, betrachtet das relativistische Weltbild die Welt als einheitliche materielle Formation, die sich in zwei Formen manifestiert: atomistische Materie und ein kontinuierlich bewegtes Kontinuumfeld (d.h. kontinuierlich und kraftwirksam). Es existiert eine Begrenzung der Wechselwirkungen, nämlich die Ausbreitung des Lichts im Vakuum – die Lichtgeschwindigkeit. Newtons Welt nahm Fernwirkungen an. Zudem hängt die Raum- und Zeitdimension von der Geschwindigkeit physikalischer Prozesse im System ab.

Ab den 1920er Jahren beginnt die Entwicklung des Quantenweltbildes, das dem relativistischen Prinzip nicht widerspricht, sondern es ergänzt. Daher wird heute von der Notwendigkeit gesprochen, beide zu vereinen.

Naturwissenschaftliche Weltbilder ersetzen historisch einander. Da lange Zeit der Begriff der Materie mit dem naturwissenschaftlichen Weltbild identifiziert wurde, hatte der Übergang vom mechanischen zum relativistischen Weltbild auch Auswirkungen auf die Philosophie.

Das Ende des 19. und der Beginn des 20. Jahrhunderts war eine Zeit herausragender physikalischer Entdeckungen: 1895 entdeckte Röntgen die X-Strahlen; 1896 entdeckte Becquerel die Radioaktivität und es wurden Beweise für die Existenz des Elektrons präsentiert; 1898 wurde Radium entdeckt; 1905 wurde die spezielle Relativitätstheorie formuliert. Diese Entdeckungen zeigten, dass Atome keineswegs unteilbar sind, die Masse eines Elementarteilchens nicht absolut konstant ist, sondern sich mit Geschwindigkeit und weiteren Effekten verändert, die im mechanischen Weltbild nicht erklärbar sind. Da Materie und ihr mechanisches Modell gleichgesetzt wurden, folgerte man, dass Materie verschwunden sei, was als physikalischer Idealismus bezeichnet wurde.

In der modernen Wissenschaftsphilosophie, die größtenteils mit dem Postpositivismus verbunden ist, existieren zahlreiche Theorien, die die wesentlichen Mechanismen der wissenschaftlichen Entwicklung erfassen wollen: Popper's Theorie des Wachstums wissenschaftlichen Wissens, Kuhns Konzept der wissenschaftlichen Revolutionen, Lakatos' Methodologie der Forschungsprogramme u.a. Nach Kuhn sind Revolutionen der Hauptfaktor der Wissensentwicklung.

Der integrale Zustand der Wissenschaft wird durch den Begriff der Paradigmen charakterisiert. Dies ist die Gesamtheit von Positionen, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als Grundlage der Erkenntnistätigkeit akzeptiert werden. Zu diesen Grundlagen zählen: symbolische Verallgemeinerungen, metaphysische Modelle wie „Wärme ist kinetische Energie der Teilchen eines Körpers“, Werte (z. B. Vorhersagepräferenzen: quantitativen Vorhersagen wird gegenüber qualitativen Vorrang eingeräumt) usw.

Das Paradigma umfasst also die Regeln und Standards, denen die wissenschaftliche Gemeinschaft folgt. Die Tätigkeit der Wissenschaft besteht darin, Problemlösungen zu finden: gibt es ein Muster (Paradigma) und Regeln zur Lösung, so ist das Problem lösbar. Der Forscher kann seine persönliche Kreativität unter gegebenen Bedingungen ausprobieren. Kuhn bezeichnet diese Art der Erkenntnistätigkeit als „normale Wissenschaft“. Doch dies ist nur eine Seite des wissenschaftlichen Prozesses.

In einem Stadium normaler Wissenschaft treten Abweichungen von den Vorhersagen auf, es entstehen Anomalien. Die Ansammlung solcher Anomalien führt zu einer Krise und zum Bruch des bestehenden Paradigmas, dessen Abschluss die Bildung einer neuen Theorie, eines neuen Paradigmas ist. Der Paradigmenwechsel bildet den Kern wissenschaftlicher Revolutionen. Die Etablierung eines neuen Paradigmas ist ein nicht-logischer Prozess und erscheint dem Wissenschaftler wie ein Betreten einer neuen Welt mit anderen Objekten, Begriffssystemen, Problemen und Aufgaben. Paradigmen sind unmessbar, d.h. nicht aufeinander reduzierbar. Beispielsweise bedeutet der Begriff „Masse“ in Einsteins und Newtons Formeln unterschiedliche Konzepte.

Während die Theorie wissenschaftlicher Revolutionen Aspekte der Stabilität oder gar des Dogmatismus in der Funktionsweise wissenschaftlichen Wissens (normale Wissenschaft) betont, heben andere Konzepte die Variabilität, Kreativität und Kritik hervor. Dazu gehören z. B. Poppers logisch-methodologisches Konzept, das die Wissenschaft als permanenten Prozess der Aufstellung und Veränderung von Hypothesen und Theorien sieht, deren Widerlegungsversuche stets neue Probleme aufwerfen, oder Feyerabends immoralisitische Methodologie, die Wissenschaft als ungeordneten Prozess betrachtet, der nach dem Prinzip „alles ist erlaubt“ verläuft. Insgesamt bleibt das Problem des Wachstums wissenschaftlichen Wissens eine der am meisten diskutierten Fragen in der modernen Methodologie der Erkenntnis.