Wissenschaft des 20. und 21. Jahrhunderts

Wissenschaftliche Revolutionen als „Bifurkationspunkte“ in der Entwicklung des Wissens

Nichtlinearität des Wachstums wissenschaftlichen Wissens
Die Vorstellung von wissenschaftlichen Revolutionen, die als Grundlage für verschiedene Konzepte dient, die sich im 20. Jahrhundert in der Wissenschaftsphilosophie herausgebildet haben, ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil des allgemeinen Verständnisses des Entwicklungsprozesses wissenschaftlichen Wissens geworden. Wie jede andere Kulturform verändert sich auch die Wissenschaft im Laufe der Zeit zielgerichtet und unumkehrbar, das heißt, sie entwickelt sich. Diese Veränderungen zeigen sich in Aspekten wie dem Wachstum des Umfangs des wissenschaftlichen Wissens, der Verzweigung und Verknüpfung in der Klassifikation der wissenschaftlichen Disziplinen, der kontinuierlichen Komplexifizierung theoretischer Konstruktionen und Modelle usw.

Charakteristische Merkmale der Dynamik der Wissenschaftsentwicklung sind eine besondere “Arrhythmie“, die sich in der regelmäßigen Abfolge von evolutionären Phasen und revolutionären Umbrüchen manifestiert. Dabei ist ein temporales Beschleunigungstempo in jeder folgenden evolutionären Phase zu beobachten, also eine Beschleunigung des allmählichen (“normalen“, nach Kuhn) Wachstums der Wissenschaft.

Eine wissenschaftliche Revolution ist die Lösung eines vielschichtigen Widerspruchs zwischen altem und neuem Wissen in der Wissenschaft, begleitet von radikalen Veränderungen in den Grundlagen und dem Inhalt der Wissenschaft in einer bestimmten Phase ihrer Entwicklung. Sie stellt ein komplexes und facettenreiches Phänomen des Wachstums wissenschaftlichen Wissens dar. Die Tatsache, dass sich die Wissenschaft in zwei Phasen entwickelt, spiegelt die prinzipielle Nichtlinearität des Wachstums wissenschaftlichen Wissens wider, da während wissenschaftlicher Revolutionen eine Unterbrechung der Kontinuität stattfindet, die sich in der Auswahl bestimmter Forschungsstrategien und -programme und der Ablehnung anderer äußert.

Ein weiterer Aspekt der Nichtlinearität des Wachstums wissenschaftlichen Wissens besteht in der Eigenart, dass die Wissenschaft in gewissem Maße rückwärtsgerichtet ist. Das heißt, im Verlauf einer wissenschaftlichen Revolution werden neue theoretische Konstrukte und Erklärungsschemata häufig auf der Grundlage von Ideen formuliert, die in früheren Entwicklungsphasen der Wissenschaft “abgelehnt“ wurden. Auf diese Weise erfolgt eine Rückkehr zu bestimmten Punkten der Wissenschaftsgeschichte. So war die Entstehung des mechanischen Weltbildes von einem Kampf zwischen zwei wissenschaftlichen Programmen — dem von Newton und dem von Descartes — begleitet. Newton baute die mechanische Theorie auf dem Prinzip der Fernwirkung auf, Descartes schlug eine alternative Version der Mechanik auf der Grundlage des Prinzips der Nahwirkung vor. Im 17. und 18. Jahrhundert setzte sich das Newtonsche Programm durch, doch im Rahmen der wissenschaftlichen Revolution Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die Idee der Nahwirkung in neuem “Klang“ wiederbelebt.

Die wesentlichen Grundlagen der regelmäßigen Reproduktion einer Entwicklungsphase der Wissenschaft, wie der Revolution, sind wie folgt (wobei jede folgende Grundlage aus der vorherigen abgeleitet wird):

• Das Wachstum einer bemerkenswerten Anzahl von Fakten, für die in der bestehenden wissenschaftlichen Weltanschauung keine erklärenden Modelle generiert werden können;
• Die Notwendigkeit, neue theoretische Vorstellungen zu entwickeln, die es ermöglichen, neue empirische Daten in das System des gesamten wissenschaftlichen Wissens zu integrieren;
• Eine radikale Umstrukturierung des Weltbildes;
• Eine philosophische Rechtfertigung der Neuerungen, einschließlich ihrer Verknüpfung mit dem allgemeinen kulturellen Hintergrund.

Im Verlauf wissenschaftlicher Revolutionen erfolgt eine qualitative Transformation der grundlegenden Fundamente der Wissenschaft, der Austausch alter Theorien durch neue, sowie eine tiefere wissenschaftliche Verständniserweiterung der Welt, die in der Entstehung eines neuen Weltbildes resultiert, da dieses alle grundlegenden Komponenten des wissenschaftlichen Wissens in verallgemeinerter Form enthält.

Es lassen sich zwei Faktoren herausstellen, die zur Verankerung der Vorstellung von wissenschaftlichen Revolutionen in der Wissenschaftsphilosophie und in der Wissenschaft selbst beigetragen haben. Einer der Faktoren wurde bereits im 19. Jahrhundert in den dialektischen philosophischen Systemen von Hegel (im objektiv-idealistischen Modus) und Marx und Engels (im materialistischen Modus) entwickelt, in denen das Prinzip der historischen Subjektivität formuliert und begründet wurde. Infolgedessen werden in diesen Doktrinen alle kognitiven Fähigkeiten und Möglichkeiten des Menschen als historisch veränderlich gedacht. Daher verändert sich auch der wissenschaftliche Verstand und das Produkt seiner Tätigkeit — das wissenschaftliche Wissen — sowie der entsprechend zum Verstand passende Typ wissenschaftlicher Rationalität. Der zweite Faktor entstand im Laufe der Entwicklung der Wissenschaft: Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wurde der Postulat der Evolution des Universums allgemein anerkannt, in deren Verlauf und Selbstorganisation Leben und Verstand (anthropischer Prinzip) entstanden sind. Daraus ergibt sich die These ihrer eigenen Evolution als eine der Zweige des universellen Entwicklungsprozesses.

Die Analyse der Wissenschaftsgeschichte ermöglicht die Unterscheidung folgender Typen wissenschaftlicher Revolutionen:

• Global: Eine revolutionäre Umwälzung der Grundlagen der gesamten Wissenschaft, begleitet vom Übergang zu einem neuen Typ wissenschaftlicher Rationalität;
• Komplex: Radikale Veränderungen in mehreren wissenschaftlichen Bereichen;
• Spezifisch: Ein radikaler Übergang zu einer neuen Auffassung eines Fachgebiets der Wissenschaft auf der Grundlage der Schaffung einer neuen fundamentalen Theorie;
• Wissenschaftlich-technisch: Eine qualitative Veränderung der Produktivkräfte der Gesellschaft, der Arbeitsbedingungen, des Charakters und Inhalts der Arbeit durch die Einführung von Ergebnissen wissenschaftlicher Erkenntnis in alle Lebensbereiche des Menschen.

Die erste globale wissenschaftliche Revolution endete mit der Bildung der Wissenschaft als sozialer Institution im 16. und 17. Jahrhundert durch die Arbeiten von Galileo Galilei, Pierre Gassendi, René Descartes, Isaac Newton und anderen, wobei die erste fundamentale naturwissenschaftliche Theorie (im strengen Sinne des Wortes) — die Mechanik — entwickelt wurde. Diese wurde zum Kern des mechanischen Weltbildes, in dem das Universum als eine unendliche Zahl von Atomen dargestellt wird, die sich im Raum und in der Zeit nach unveränderlichen Bewegungsgesetzen bewegen. Die universelle Kraft der materiellen Körper ist die Schwerkraft (Gravitation), die sich in ihrer gegenseitigen Anziehung zeigt. Im mechanischen Weltbild werden Raum und Zeit als zwei Entitäten gedacht, die weder von der Materie noch voneinander abhängen. Die Wechselwirkung zwischen Körpern, die Masse besitzen (was ihrer Materiellität entspricht), wurde aus der Perspektive des Prinzips der Fernwirkung betrachtet: Die Wechselwirkung wird über jede Entfernung sofort übertragen, ohne die Beteiligung eines materiellen Agenten in einem absoluten Raum-Zeit-Medium. Jedes Ereignis in diesem Weltbild ist streng determiniert, vorherbestimmt, und fällt unter die “eiserne“ Notwendigkeit. Zufälligkeit wird ausgeschlossen, sie wird als Mangel an Wissen und dessen Begrenztheit interpretiert. In dieser Hinsicht wird das mechanische Weltbild durch Laplaceschen Dämon charakterisiert — ein hypothetischer Verstand, der in der Lage ist, die ganze Welt zu überblicken, die Vergangenheit genau zu rekonstruieren und die Zukunft jedes Körpers auf der Grundlage der Kenntnis seiner räumlichen Koordinaten zu diesem Zeitpunkt sowie aller auf ihn einwirkenden Kräfte vorherzusagen.

Im mechanischen Weltbild erscheint die Natur als ein Monolith, in dem der Unterschied zwischen dem Lebendigen und dem Unlebendigen, dem Mechanischen und dem Körperlichen verschwindet. Daher hätte das hypothetische Verschwinden des Lebendigen und Vernünftigen — des Menschen — nichts in der Welt verändert. Diese Vorstellung von Leben und Verstand wurde im mechanischen Weltbild durch den Reduktionismus ermöglicht — die Reduktion aller vielfältigen Phänomene des Universums auf einfache und unveränderliche Materieteilchen — Atome und die Gesetze ihrer Bewegung.

Von diesem Moment an und bis in die 1930er Jahre des 20. Jahrhunderts dauerte die klassische Phase der Entwicklung der Wissenschaft, vor allem der klassischen Naturwissenschaften.

Die zweite globale Revolution in der Wissenschaft fand im Zuge der Entstehung der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik statt, die die Grundlage für das Quanten-relativistische (quantenfeldtheoretische) Weltbild bildeten, welches den nichtklassischen Entwicklungsabschnitt der Wissenschaft kennzeichnet.

Ursprünglich wurde die Relativitätstheorie von Albert Einstein entwickelt, um die Schwierigkeiten zu überwinden, die in der elektromagnetischen Weltanschauung auftraten (insbesondere die unzureichende Erklärung des Photoeffekts, des linearen Atomspiels, der Wärmestrahlung usw.). Die epochalen Entdeckungen an der Schwelle des 19. zum 20. Jahrhundert wurden zur Grundlage unauflösbarer Widersprüche zwischen den fundamentalen Postulaten und Vorstellungen der elektromagnetischen Weltanschauung einerseits und den neuen Fakten und Ideen, etwa denen von Max Planck, andererseits.

In diesem Weltbild fanden die Widersprüche und Paradoxien der ersten beiden wissenschaftlichen Weltanschauungen ihre Lösung, was durch die Entdeckung einer neuen Ebene der Organisation der materiellen Welt — des Mikrokosmos — möglich wurde. Die quantenfeldtheoretischen Vorstellungen über die Materie ermöglichten es, die entgegengesetzten Eigenschaften materieller Objekte — die Kontinuität (Welle) und die Diskretheit (Teilchen) — zu vereinen. Die Etablierung der Einheit der Gegensätze in der Struktur der Materie ließ den Postulaten von der Unveränderlichkeit der Materie den Boden entziehen. Der Übergang eines Quantenfeldes von einem Zustand in einen anderen geht mit der Umwandlung von Teilchen ineinander, der Vernichtung einiger Teilchen und der Entstehung anderer einher.

Die Vorstellungen von Raum und Zeit ändern sich grundlegend, wobei deren Eigenschaften nun durch die Art der Bewegung materieller Systeme bestimmt werden. Folglich wird in das quantenfeldtheoretische Weltbild die Vorstellung von einem einheitlichen raumzeitlichen Kontinuum eingeführt, und die Relativität der grundlegenden Existenzformen der Materie wird endgültig bestätigt.

In diesem neuen Weltbild transformiert sich das Verständnis von Gesetzmäßigkeit und Kausalität, insbesondere ihrer probabilistischen Natur. Als fundamental gelten nun statistische Gesetze, von denen die dynamischen eine spezielle Form darstellen. Prinzipiell neu ist der Postulat von der gesetzmäßigen Wechselwirkung zwischen den Eigenschaften der untersuchten Objekte und dem Beobachter, dem Menschen. Darüber hinaus wird die fundamentale Übereinstimmung der grundlegenden Gesetze und Eigenschaften des Universums mit dem Vorhandensein von Leben und Verstand in ihm behauptet.

Die dritte globale Revolution vollzieht sich in der Gegenwart (begann etwa in den 1970er Jahren des 20. Jahrhunderts). Ihr Wesen ist mit der Etablierung der Prinzipien der Entwicklung, Systematik und Selbstorganisation in der Wissenschaft sowie des anthropischen Prinzips verbunden. Auf deren Grundlage formiert sich ein neues wissenschaftliches Weltbild — das evolutionär-synergetische. Mit dem Beginn dieser Revolution tritt die Wissenschaft in eine neue Phase ihrer Entwicklung ein — die postklassische.

Eine der komplexen wissenschaftlichen Revolutionen in der Wissenschaft steht in Zusammenhang mit der Schaffung der Quantenchemie, die nicht nur in der Physik, sondern auch in der Chemie und Geologie radikale Veränderungen verursachte. Dies führte zur Entstehung einer ganzen Reihe von Grenzwissenschaften wie Quantenchemie, physikalische Chemie, Geochemie und anderen.

Ein Beispiel für eine spezifische wissenschaftliche Revolution ist die Entwicklung der genetischen Theorie in der Biologie.

Revolutionen in der Wissenschaft stellen somit eigenständige “Bifurkationspunkte“ im Prozess der Selbstorganisation des wissenschaftlichen Wissens dar; sie sind also von Unbestimmtheit und Unvorhersehbarkeit geprägt. Daraus folgt die Unmöglichkeit, den Sieg einer der konkurrierenden wissenschaftlichen Paradigmen, Forschungsprogramme, Theorien oder Ansätze vorherzusagen. Doch der Chaos der wissenschaftlichen Revolution ist einer der wesentlichen Faktoren, die das Umfeld intensiver wissenschaftlicher Suche nach “geladenen“ Ideen, Hypothesen und theoretischen Konstrukten schaffen, deren Entwicklung, Erprobung und Selektion es ermöglichen, neue Horizonte der wissenschaftlichen Erkenntnis der Welt zu erkennen.