Historische Typen des wissenschaftlichen Denkens

Abschluss der klassischen Naturwissenschaft und die wissenschaftliche Revolution Ende des 19. – Anfang des 20. Jahrhunderts

Soziokulturelle Panorama des 19. Jahrhunderts

Das 19. Jahrhundert vereinte eine widersprüchliche Vielzahl sehr unterschiedlicher Ereignisse und Prozesse. Eines der auffälligsten Merkmale des kulturellen Lebens zu Beginn dieses Jahrhunderts war der Rückzug der Ideale der Aufklärung von der historischen Bühne. Ein schwerer Schlag für diese Ideale waren die Napoleonischen Kriege, die Europa in Blut tauchten und mit dem unrühmlichen Untergang des Kaisers endeten. Anfangs glaubten nicht nur die Gardisten an Napoleon, bereit, ihm auch nach seinem Sturz zu folgen, sondern auch Künstler, die in ihm einen Helden-Messias sahen, und selbst Philosophen wie Hegel, der in ihm den „Durchzug des Weltgeistes auf Erden“ erkannte. Doch der Lauf der Geschichte ist, wie bekannt, nicht den Einzelnen untertan, auch nicht den außergewöhnlichen, obwohl Napoleons Aufstieg auf die historische Bühne tatsächlich von fortschrittlichen Entwicklungen in der europäischen Geschichte begleitet wurde, deren Fortsetzer er zunächst vielen erschien.

1792 wurde erstmals der Sklavenhandel verboten (in den dänischen Kolonien), der Kampf um Menschenrechte weitete sich juristisch abgesichert aus, und es erfolgte eine bemerkenswerte Angleichung der Rechte von Männern und Frauen.

Die mechanistisch-mathematische Naturwissenschaft konnte ebenfalls nicht länger als ideologische Grundlage der Aufklärung dienen. Dies lag nicht nur an der wachsenden Zahl von Problemen, die innerhalb der klassischen Naturwissenschaft nicht gelöst werden konnten (was nur Fachleuten bewusst war), sondern auch am Geist dieser Wissenschaft, genauer gesagt, an ihrer Seelenlosigkeit. Bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts zeigte sich eine Art „romantische Reaktion“ gegen die mechanistische Naturwissenschaft, in deren Weltbild für den Menschen mit seiner geistigen Dimension kein Platz war. Es wurde sogar ein Zusammenhang zwischen der Unmenschlichkeit (d. h. dem Fehlen des Menschen) der wissenschaftlichen Weltanschauung und der Unmenschlichkeit der Welt erkannt, in der die Haupthoffnungen auf den Fortschritt der Wissenschaft gesetzt wurden.

Darüber hinaus wurden die Übel bemerkt, die der wissenschaftlich-technische Fortschritt mit sich bringt: von Arbeitslosigkeit bis hin zur massenhaften Vernichtung von Tierarten, insbesondere Elefanten und Nashörnern (wegen ihrer Stoßzähne und Hörner). Die Expansion der europäischen Zivilisation in abgelegene Erdregionen verbesserte das Leben dort nicht, sondern störte lediglich den über Jahrhunderte eingespielten und etablierten Ablauf. Selbst so glänzende Entdeckungen wie Darwins Theorie konnten sich in reaktionäre soziale Lehren verkehren: Der Malthusianismus, der Darwins Schlussfolgerungen mechanisch auf die Menschheit übertrug, rechtfertigte Kriege als Mechanismus zur Stabilisierung der Bevölkerungszahl und zur „Verbesserung der menschlichen Rasse“.

Eine immer größere Rolle spielten nun nicht mehr Feldherren (wie Napoleon, Nelson, Wellington), sondern Politiker und Diplomaten, wie Napoleons Außenminister Talleyrand oder sein österreichischer Kollege Metternich. Charakteristisch ist, dass, als Napoleon – vermutlich aus Eifersucht – den Herzog von Enghien wegen Spionage erschießen ließ, sein Minister Fouché dies kommentierte: „Sir, Sie haben mehr getan als ein Verbrechen – Sie haben einen Fehler begangen.“

Ab 1815 lebte Europa fast ein halbes Jahrhundert ohne Kriege auf seinem Territorium, doch es wurde durch Revolutionen erschüttert. Im 19. Jahrhundert nahm der Kapitalismus die unmenschlichsten Formen an, getrieben vom Streben nach Profit. Ein übermäßig langer Arbeitstag (14 Stunden) wurde nur mit einem kargen Lohn belohnt, gerade genug, damit der Arbeiter nicht verhungerte. Billige Kinderarbeit wurde gnadenlos ausgebeutet. Die Kinder waren so erschöpft, dass sie nach einem anstrengenden Arbeitstag nicht einmal nach Hause gehen konnten. Daher wurden kleine Schlafnischen mit Matratzen am Arbeitsplatz eingerichtet. Selbstverständlich war an Bildung nicht zu denken; die Kapitalisten gewährten sie nur in dem Maße, wie die Kinder noch ihre Arbeitspflichten erfüllen konnten. Jegliche Forderungen der Arbeiter nach ihren Rechten wurden brutal unterdrückt. Erst nach der Erschießung einer friedlichen Demonstration durch die Polizei in Chicago am 1. Mai 1886 wurde dieser Tag als Feiertag der internationalen Solidarität der Arbeiter begangen. Ortega y Gasset bemerkte zu Recht: „Über das ganze 19. Jahrhundert liegt das bittere Siegel des schweren Arbeitstages.“

Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts entstanden zwei Wege des Kampfes um soziale Rechte und die Verbesserung der Notlage der Arbeiter. Einer davon war idealistisch. Nach der Enttäuschung über die Idee des Helden-Einzelgängers wandelte sich die idealistische Wahrnehmung der Geschichte: Nun wurden die Hoffnungen auf eine „Korrektur der Geschichte“ nicht mehr an eine große Persönlichkeit gebunden, sondern an eine große Idee, die für alle gleichermaßen attraktiv sein konnte. An eine solche Idee glaubte sogar L. Feuerbach (1804–1872) – „Materialist von unten, Idealist von oben“, wie ihn F. Engels nannte. In ihrer deutlichsten Form vertraten die Anhänger dieses Ansatzes die „utopischen Sozialisten“ – die Franzosen A.-C. Saint-Simon (1760–1825) und Ch. Fourier (1772–1837) sowie der Brite R. Owen (1771–1858).

Indem sie die Gleichheit der Menschen betonten, gingen sie so weit, Unterschiede zwischen geistiger und körperlicher Arbeit sowie Stadt und Land zu beseitigen. Besonders inakzeptabel war für sie die Ausbeutung von Kinderarbeit. R. Owen, selbst Besitzer von Fabriken, wagte es sogar, von Worten zu Taten überzugehen. Eine Kombination aus utopischer Romantik und der kapitalistischen Rationalität zeigte sich in seiner Fabrikerfahrung in Lanark (Schottland) und später in der Kolonie „New Harmony“ in den USA. Ausgehend vom erzieherischen Wert des persönlichen Beispiels wagte Owen ein wagemutiges soziales Experiment: Er verkürzte den Arbeitstag erheblich, erhöhte die Löhne, bezog die Arbeiter in die Produktionsleitung ein und eröffnete erstmals in der Geschichte Krippen und Kindergärten auf den Betrieben.

Die Kombination aus moralischem Faktor und rationaler Arbeitsorganisation brachte erstaunliche Ergebnisse, trotz der Erwartungen der Konkurrenz. Doch anstatt dem Beispiel des sozialistischen Einzelgängers zu folgen, vereinigten sich die anderen gegen den „gefährlichen Aufsteiger“ und ruinierten ihn auf die später weit verbreitete Weise – durch Dumpingpreise für seine Produkte. Noch früher begannen Konflikte unter den Arbeitern selbst, die das Gemeineigentum aufteilten und nach persönlichem Reichtum strebten. Owen lernte eine bittere Lektion der Geschichte: Die Arbeiter, die bereit waren, ihren Wohltäter anzubeten, verfluchten ihn nun als Betrüger.

Entwicklung des Sozialismus und der revolutionären Bewegung

W.I. Lenin, der die Erfahrungen der utopischen Sozialisten analysierte, fasste sie mit den Worten zusammen, dass die gesellschaftliche Entwicklung nicht durch Appelle, sondern durch Klassenkampf vorangetrieben wird, und dass das Proletariat, anstatt sich mit Bitten an die Regierung zu wenden, selbst zur herrschenden Macht werden müsse.

Als Begründer des materialistischen Geschichtsverständnisses gilt K. Marx. Indem er konsequent die unvermeidlichen Fehler im Wesen des Kapitalismus aufdeckte, bewies er, dass der räuberische Kapitalismus seinen eigenen Begräbnisvorbereiter hervorgebracht habe – das Proletariat, dem außer seinen Ketten nichts zu verlieren bleibt. Im Manifest der Kommunistischen Partei (1848) gelangt Marx zu dem Schluss: „Ein Gespenst geht um in Europa – das Gespenst des Kommunismus“.

Die Widersprüche, die der Kapitalismus hervorgebracht hatte, führten zu einer Reihe von Revolutionen 1830 und 1848–1849 – in Deutschland, Frankreich und Ungarn. 1824 wurden die ersten Arbeitergewerkschaften gegründet. Europa erlebte eine Welle des Kampfes um nationale Unabhängigkeit (Italien, Griechenland); die Befreiungsbewegungen in Lateinamerika unter der Führung von S. Bolívar fanden große Sympathie und Unterstützung; der Geist der Freiheit, der aus den nordamerikanischen Staaten wehte, beeinflusste die Menschen; aktiv unterstützten romantische Dichter wie Byron, Shelley, Petőfi und Mickiewicz den nationalen Befreiungskampf, auch durch persönliche Beteiligung.

1864 wurde, vor allem durch die Initiative von K. Marx und F. Engels, der Erste Internationale gegründet. Gegen Ende des Jahrhunderts entstanden revolutionäre Zirkel, die sich streng konspirativ organisierten. Es gab Versuche, die Macht zu ergreifen. Am 18. März 1871 kam es zum Aufstand des Pariser Proletariats, das infolge der Niederlage Frankreichs im Krieg gegen Preußen 1870–1871 und der antinationalen Politik der Dritten Republik bis an die Grenze des Erträglichen getrieben worden war. Die Kommunarden errichteten die Diktatur des Proletariats und hielten über zwei Monate die Macht. W.I. Lenin betrachtete die Ursache der Niederlage der Pariser Kommune in deren Unentschlossenheit und mangelnder Härte. Jegliche „Nachgiebigkeit“ wurde bereits 1917 von der von ihm geführten Oktoberrevolution ausgeschlossen. Dennoch erschien die Pariser Kommune als ein Hoffnungsschimmer, gepriesen von Dichtern, Schriftstellern (V. Hugo) und Künstlern (E. Delacroix – „Die Freiheit führt das Volk“). Auch die Bourgeoisie zog ihre Lehren und verschärfte die repressiven Maßnahmen.

Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts war von den Idealen der Aufklärung nichts mehr übrig. In Deutschland, einem Land mit reichen kulturellen Traditionen und hochentwickelter Industrie, wurde (durch Kaiser Wilhelm II.) das Prinzip der „vier K“ für Frauen verkündet: Kinder, Küche, Kleider, Kirche.

Die Industrielle Revolution, gestützt auf die Fortschritte von Wissenschaft und Technik, führte zu einer unmenschlichen Ausbeutung der Arbeitenden. Es entstand die industrielle Gesellschaft, die enge Verbindung von Wissenschaft und Produktion wurde etabliert, wissenschaftliche Forschungslabore entstanden. Zum ersten Mal trat ein Dienstleistungssektor auf. Die Industrialisierung veränderte nicht nur den Arbeitsrhythmus, sondern das gesamte Lebens- und Denkbild, führte zu Veränderungen in der Staatsorganisation und förderte einen neuen Typ von Führungspersonen. Das beispiellose Produktionswachstum erforderte neue Quellen für Rohstoffe, Arbeitskräfte und Absatzmärkte und markierte den Eintritt des Kapitalismus in seine höchste, brutalste Phase – den Imperialismus, in der die Ansprüche des Kapitals nun globalen Herrschaftsanspruch erhoben. Praktisch alle westeuropäischen Staaten, darunter die Niederlande, Belgien, Italien und Portugal, verfügten über Kolonien weit jenseits ihrer Metropolen – in Afrika, Südostasien, Süd- und Mittelamerika. Die Konfrontation zwischen den führenden kapitalistischen Staaten verstärkte sich, wirtschaftliche und politische Konflikte zwischen ihnen führten zwangsläufig zum Weltkrieg, wie es zu Beginn des 20. Jahrhunderts geschah und das Vorspiel proletarischer Revolutionen darstellte.

Auch in den Naturwissenschaften kam es zu revolutionären Entwicklungen. Deren Entdeckungen veränderten die traditionellen Vorstellungen von der Natur und ihrer Erkenntnis radikal. Die Wissenschaftler, geprägt von den stark eingebrochenen klassischen Idealen, waren jedoch auf solche Umwälzungen nicht vorbereitet. Die prinzipielle Trennung der Kultur in geisteswissenschaftliche und streng naturwissenschaftlich orientierte (von scientia – Wissenschaft) Bereiche brachte mehr Schaden als Nutzen. Prozesse begannen, die die tiefgehende Krise der europäischen Kultur signalisierten.

Romantische Reaktion gegen den Mechanizismus und philosophische Analyse seiner Begrenztheit

Eine der Fronten der Krise der europäischen Kultur war die klassische Naturwissenschaft, also der Bereich, in dem die Lage nicht nur günstig schien, sondern Hoffnungen auf das Eintreten eines „Goldenen Zeitalters“ der Menschheit weckte.

Die Erforschung der Natur trat, nach der Terminologie des Wissenschaftshistorikers T. Kuhn, in eine normale Phase ihrer Entwicklung ein – ohne besondere Höhenflüge, aber auch ohne Enttäuschungen, und sie erntete die Früchte der vorangegangenen Jahrhunderte. Eine Reihe technischer Entdeckungen erfolgte, direkt verbunden mit den Anforderungen der kapitalistischen Produktion; Forschungs- und Versuchslabore wurden gegründet, die unmittelbar für sie arbeiteten. Während Napoleon die Chancen der Dampfkraft fatalerweise nicht erkannte – obwohl sie bereits auf Schiffen erprobt und ihm für seine Flotte angeboten worden waren – fand sie in Industrie und Personenverkehr rechtzeitig Anwendung. 1804 entstand die Lokomotive von R. Trevithick, 1814 die von Thomas Stephenson. 1825 wurde die erste Eisenbahnstrecke zwischen Stockton und Darlington eröffnet, vier Jahre später fuhr in London die erste Form des städtischen Nahverkehrs – die Pferdeomnibusse. 1811 wurde die Schreibmaschine erfunden; 1792 nutzte man in England Gas zur Beleuchtung von Straßen und Gebäuden; 1795 erfand F. Appert ein Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln; 1822 fixierte J. Niépce das erste Foto auf einer Metallplatte. Zu Beginn des Jahrhunderts entstanden die erste elektrische Batterie (A. Volta) und der Elektromagnet (der Däne Ørsted). Große industrielle Perspektiven eröffneten auf Grundlage von M. Faradays Forschungen die Entwicklung des Elektromotors und die Berechnung des „Arbeitszyklus der Wärmekraftmaschine“ durch S. Carnot 1824.

Der wissenschaftlich-technische Fortschritt erweiterte die Kommunikationsmöglichkeiten erheblich und bereicherte Freizeit und Alltag. 1833 wurde der elektrische Telegraph erfunden, ein Kabel verband Europa mit Amerika, 1897 wurde der drahtlose Telegraph entwickelt; 1876 erfand der Amerikaner Bell das Telefon; 1877 entstand Edisons Phonograph; 1895 zeigten die Brüder Lumière den ersten Kinofilm. Die Zuschauer erschraken zunächst vor der heranrasenden Lokomotive, doch bald eroberte das Kino die Welt.

Ein Triumph der mechanisch-mathematischen Naturwissenschaft war 1846 die Entdeckung des Planeten Neptun durch Adams und Le Verrier „am Reißbrett“ anhand der Störungen der Uranusbahn, des damals äußersten bekannten Planeten.

Der gesamte Verlauf der Wissenschafts- und Technikentwicklung schien die Rechtmäßigkeit der Abkehr von der „Metaphysik“ zu bestätigen. Gleichzeitig wuchs jedoch die Unzufriedenheit mit der seelenlosen Ordnung der mechanistischen Weltsicht, vor allem unter Geisteswissenschaftlern – Philosophen und Schriftstellern. Als eine Art „moralische Reaktion“ gegen den mechanistischen Denkstil wird in der Kulturgeschichte der heroisch-romantische Aufschwung der Literatur, Malerei und Musik des 19. Jahrhunderts bewertet. Während die Stimmung der Lyriker den eisernen Lauf des Mechanizismus, der das Schwungrad der kapitalistischen Produktion drehte, kaum erschüttern konnte, fanden Äußerungen von Persönlichkeiten wie J.W. Goethe weit mehr Vertrauen. Goethe war nicht nur ein großer Dichter, sondern auch ein herausragender Naturforscher mit soliden Arbeiten in Optik und Kristallographie. „Der Romantiker, verliebt in die Natur, sieht in ihr weit mehr als der trockene Wissenschaftler, der sie durch die schwarz-weißen Brillen des Mechanizismus betrachtet“, schrieb der Autor von Faust.

Die Tragödie des Faust ist die Tragödie des Forschers, der zum Kampf drängt und Hindernisse liebt. Er sieht ein fernes Ziel, das lockt, er fordert vom Himmel Sterne als Belohnung und die besten Genüsse von der Erde. Doch niemals wird seine Seele Frieden finden, wohin auch immer ihn die Suche führt.

Ein typischer Ausdruck des moralischen Aufbegehrens gegen den Mechanizismus, verbunden mit dem Anspruch auf Natur- und Wissenschaftsideale, die mit humanistischen Vorstellungen harmonieren, ist Humboldts „Kosmos“ (1769–1859) – ein einzigartiges Werk seiner Art. Humboldt, einer der letzten Vertreter der deutschen Aufklärung neben Goethe, stand deutlich unter dem Einfluss dessen Ideen. „Kosmos“ ist der Versuch einer halbpoetischen, erhaben-romantischen und teilweise populären Beschreibung des gesamten Systems der Natur. Beginnend bei nebligen Flecken und Sternen, bewegt sich Humboldt zu Sternhaufen, darunter unser Sonnensystem, zur von Luft- und Wasserozeanen umgebenen Erde, unter Begründung ihrer Form, Temperatur, Struktur, meteorologischen und magnetischen Phänomene, und schließlich zur organischen Welt, deren Entstehung und Entwicklung unter Einbeziehung physikalischer und chemischer Faktoren, einschließlich des Lichts, betrachtet wird. Humboldts „Kosmos“ drückt sowohl den fortbestehenden Trend zur Schaffung umfassender Systeme als auch das wachsende Verlangen aus, sich vom mechanistischen Diktat zu befreien.

Auch die Philosophie, die einst eine bedeutende Rolle bei der Etablierung der mechanistischen Weltanschauung spielte, trug zur Erschütterung dieser Weltanschauung bei. Beobachtungen und Schlussfolgerungen der Philosophen beleuchteten Kulturentwicklungen für Jahrzehnte, auch wenn sie zu ihrer Zeit nur begrenzt genutzt werden konnten. Tatsächlich hatten nur wenige, wenn auch indirekt, einen so erheblichen Einfluss auf das Denken des 19. Jahrhunderts wie Kant und Hegel, Vertreter der deutschen Klassischen Philosophie.

Die Besonderheit der Philosophie liegt darin, dass sie keine Entdeckungen macht wie Kopernikus, Darwin oder Einstein. Dennoch spricht man von der „kopernikanischen Wende in der Philosophie“, vollzogen durch I. Kant. So wie Kopernikus das Zentrum des Planetensystems von der Erde auf die Sonne verschob, identifizierte Kant ein neues Zentrum im Erkenntnisprozess. Das Ideal der klassischen Naturwissenschaft war absolutes, endgültiges, verlässliches Wissen, frei von subjektiven Einflüssen. Selbstverständlich wird Wissen durch das Subjekt erworben, doch in der klassischen Naturwissenschaft war die Rolle des erkennenden Subjekts, also des Forschers der Natur, auf ein Gerüst beschränkt, das nach Vollendung den „geordneten Bau der Wahrheit“ freigibt.

Beginnend mit der „Kritik der reinen Vernunft“ (1781) überzeugte Kant systematisch von der Vergeblichkeit dieser Haltung in der Erkenntnis. Da sich das Erkenntnissubjekt nicht aus dem Bereich seiner Ergebnisse eliminieren lässt, muss der Fokus auf die Untersuchung des Subjekts selbst gerichtet werden. Die Einbeziehung des Subjekts in allen Phasen naturwissenschaftlicher Forschung wurde erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik deutlich.

Kant geht, im Gegensatz zu den subjektiven Idealisten Berkeley und Hume, von der uneingeschränkten Anerkennung der objektiven Existenz der materiellen Welt aus. Gleichzeitig teilt er keineswegs die Zuversicht in deren bedingungslose Erkennbarkeit, wie sie für die klassische Naturwissenschaft und die Philosophie der Aufklärung charakteristisch war. Ja, wir können die Erscheinungen der umgebenden Welt erforschen, stimmt Kant zu, immer neue Zusammenhänge zwischen ihnen herstellen, doch dies bedeutet keineswegs, dass wir das Wesen der Erscheinungen wirklich erfassen. Das Wesen bleibt und war stets ein „Noumenon“, eine „Ding-an-sich“-Entität („Ding für sich“, „Ding — an-sich“), während uns nur die Erscheinungen, die „Phänomene“, die „Dinge-für-uns“ zugänglich sind. Sobald wir beginnen, Erscheinungen zu einem einheitlichen System zu verbinden, betreten wir das Gebiet erheblichen subjektiven Ermessens. Kants Position kann somit als spezifische Form des subjektiven Idealismus und Agnostizismus charakterisiert werden. Später erhielten „subjektiver Idealismus und Agnostizismus kantischer Prägung“ (W.I. Lenin) neuen Auftrieb durch die revolutionären Entdeckungen der Naturwissenschaften Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts.

Kant entwickelt seine berühmten Antinomien – Widersprüche, die durch die Anwendung der Begriffe der „absoluten Unendlichkeiten“ (die nur der Welt der „Dinge-an-sich“ eigen sind) auf die Erfahrungswelt, die „Dinge-für-uns“, entstehen. In den kantischen Antinomien lassen sich mit gleichem Erfolg gegensätzliche Aussagen begründen: „Die Welt hat einen Anfang in der Zeit und ist im Raum begrenzt“ – und unmittelbar darauf das Gegenteil: „Die Welt hat keinen Anfang in der Zeit und ist im Raum unendlich“. Kant kam dem Verständnis nahe, dass diese Antinomien aus dem Zusammenstoß unterschiedlicher Konzepte von Materie, Raum und Zeit resultieren – kontinuierlich versus diskret, „newtonisch“ versus „leibnizianisch“. Eine Harmonisierung dieser Konzepte gelang erst in der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein.

Weitergehend in der Reflexion über die dialektische Widersprüchlichkeit der Erkenntnis war Hegel. In seinem System erscheint die Welt als Entwicklung, als „Andersein“ der absoluten Idee, das dialektisch verläuft und verstanden wird, in der Einheit und im Kampf der Gegensätze sowie in qualitativen Sprüngen. Hegels Philosophie kritisierte ausdrücklich mechanistische Ideale und Normen sowie das Bild einer unveränderlichen Natur. Besonders bemerkenswert ist seine Aussage über die Einheit von Raum und Zeit: „Im Bewusstsein sind Raum und Zeit völlig voneinander getrennt, und es scheint uns, dass es Raum gibt und außerdem auch Zeit. Gegen dieses ‚auch‘ wendet sich die Philosophie.“ Dieses Statement widerspricht den newtonischen Vorstellungen von absolutem Raum und Zeit als den „Wänden eines Raumes, in den dann der Bewohner – die Materie – einzieht“.

Ohne die philosophischen Einsichten Kants und Hegels insgesamt vollständig zu erfassen, nahmen Zeitgenossen dennoch die Idee der Evolution tief auf. Kant und Hegel „leiten wissenschaftliche Revolutionen zweiten Typs ein“ (B.M. Kedrow), in denen die Abkehr von der bloßen „Scheinwelt“ durch die Abkehr von der Unveränderlichkeit ergänzt wird.

Große Entdeckungen der Naturwissenschaft im 19. Jahrhundert

Am deutlichsten manifestierte sich die erwähnte „Abkehr von der Unveränderlichkeit“ in Charles Darwins Evolutionstheorie (1809–1882), die Friedrich Engels als eines der „drei großen naturwissenschaftlichen Entdeckungen des 19. Jahrhunderts“ bezeichnete, neben dem Energieerhaltungssatz (F. Mayer, 1842) und der Entdeckung der Zelle (T. Schwann, 1838). Darwins Werk, veröffentlicht 1859, brachte trotz aller bis heute anhaltenden Kritik an moralischen und wissenschaftlichen Aspekten zwei zentrale Ideen hervor: Evolution und natürliche Selektion. Diese Konzepte erwiesen sich nicht nur für die Natur, sondern auch für die Entwicklung von Kultur, Wirtschaft und anderen Bereichen anwendbar.

Engels hob diese drei Entdeckungen nicht nur wegen ihres unbestreitbaren wissenschaftlichen Wertes hervor, sondern auch als Beweis für die materielle Einheit der Welt und die „Dialektik der Natur“. Ebenfalls von großem wissenschaftlichem und philosophischem Wert sind die Atomtheorie von John Dalton (1766–1844) und das Periodensystem der Elemente von Dmitri I. Mendelejew (1834–1907), geschaffen 1869.

Ein besonderes Augenmerk verdienen zwei weitere bedeutende Entdeckungen des 19. Jahrhunderts, die erst im 20. Jahrhundert angemessen gewürdigt wurden. Zu ihrer Zeit fanden sie wenig Beachtung bei Fachleuten und wurden manchen sogar als störend in der geordneten Entwicklung der klassischen Wissenschaft empfunden: Gregor Mendels Forschung zur Vererbung und der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik (R. Clausius, 1850).

Mendels Ergebnisse wurden erst im 20. Jahrhundert angemessen gewürdigt, was die Entwicklung der Genetik erheblich verzögerte. Ebenso ungewöhnlich waren die Formulierung und vor allem die physikalische Bedeutung des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Zum ersten Mal in der Wissenschaftsgeschichte wurde ein Gesetz als Veränderungsgesetz formuliert, nicht als Erhaltungsgesetz. Demnach kann die Entropie (S) nur zunehmen, und eine Zunahme der Entropie bedeutet eine Zunahme des Chaos. Daraus folgte das unvermeidliche Schicksal des Universums – der „Wärmetod“. Zwar würde dies nach Berechnungen erst Milliarden Jahre nach dem Erlöschen der Sonne und dem Ende des Lebens auf der Erde eintreten, doch der menschliche Verstand wollte den Gedanken an das Ende des Universums nicht akzeptieren. Erst später wurde klar, dass der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik ein regulatorisches Prinzip aller natürlichen Prozesse ist und sowohl Quelle des Todes als auch des Lebens darstellt.

Gleichzeitig unternahm man verzweifelte Versuche, ihn in das klassische Weltbild zu integrieren, allerdings auf Kosten der Verknüpfung der Entropie mit Wahrscheinlichkeit. Dies gelang 1877 Ludwig Boltzmann (1844–1906), der damit die statistische Thermodynamik begründete. Dies wirkte zunächst wie ein geschickter Kunstgriff, denn auch der wahrscheinlichkeitstheoretische, statistische Ansatz passte nicht in die klassischen Ideale wissenschaftlicher Genauigkeit. Dennoch drangen probabilistische Vorstellungen immer stärker in das mechanistische Weltbild ein, beispielsweise das aus der Schule bekannte Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilungsgesetz der Moleküle.

Obwohl weiterhin Versuche unternommen wurden, neue Phänomene mit der mechanistischen Paradigma in Einklang zu bringen, war der „Zug des Mechanismus“ abgefahren. Arbeiten von Boltzmann, die Molekulartheorie von Maxwell, die Elektronentheorie von H.A. Lorentz sowie dessen Forschungen zu Raum und Zeit zeigen, wie Entdeckungen, die aus der alten Paradigma hervorgingen, deren Grenzen aufdecken und schließlich zerstören können.

Dies waren die „schleichenden Töne eines Sturms“ – bis zum Ausbruch blieb nicht mehr viel Zeit. Obwohl Lord W. Thomson (Kelvin) 1900 bei einer Sitzung der Royal Society of London erklärte, dass ihre Generation das 20. Jahrhundert betrete und die Physik abgeschlossen sei, bemerkte er zugleich zwei „Wölkchen“, die den Triumph leicht trübten: die Ergebnisse des Michelson-Morley-Experiments, das die Nichtexistenz des Äthers nachwies, und die Unfähigkeit der klassischen Mechanik, das Spektrum der Strahlung eines „absolut schwarzen Körpers“ zu erklären. Aus diesen „Wölkchen“ entstanden fünf Jahre später zwei Stürme – die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik. Lord Thomson hatte in Bezug auf die klassische Naturwissenschaft recht, die tatsächlich abgeschlossen war – im Rahmen der damaligen Ideale und Normen schuf sie ein in sich abgeschlossenes Weltbild, in dem nur noch die „Werte der Naturkonstanten bis auf weitere Dezimalstellen präzisiert werden mussten“. Kaum zu glauben, aber genau diese Worte sagte damals Max Planck, einem der zukünftigen Väter der Quantenmechanik, sein Lehrer Jolly, als er in die Wissenschaft eintrat, und hielt Chemie oder das Klavierspiel für vielversprechendere Betätigungsfelder.

Revolution der Naturwissenschaft am Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts

Um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert begannen in den Naturwissenschaften, insbesondere in der Physik, revolutionäre Entdeckungen, die das Verständnis von Welt und Erkenntnis radikal veränderten. 1895 wurden die Röntgenstrahlen entdeckt, die mit dem als unverletzlich geltenden Attribut der Materie brachen. Gleiches Schicksal ereilte die Unteilbarkeit des Atoms: Nach den Entdeckungen des Elektrons (J. Thomson, 1897), der Radioaktivität (H. Becquerel, 1896) und des radioaktiven Zerfalls (E. Rutherford, 1897) konnte „atomos“ nur noch im griechischen Wörterbuch „unteilbar“ bedeuten. Obwohl diese Entdeckungen das Verständnis der materiellen Welt um eine Stufe vertieften, galten sie damals als Enthüllung, dass der „König nackt ist“.

1900 entdeckte P. N. Lebedew den Lichtdruck, was die Doppelcharakteristik von Welle und Teilchen im Licht belegte. Nur ein Schritt blieb bis zur Anerkennung der Umwandlung von Materie in Strahlung und von Masse in Energie, was zunächst als „Untergang der Materie“ angesehen wurde. Im selben Jahr führte M. Planck (1858–1947) das Konzept des „Energiequants“ ein, also der kleinsten Portion Energie, die abgegeben oder aufgenommen werden kann. 1905 schlug A. Einstein (1879–1955) das „Lichtquant“ vor und veröffentlichte bald seine Arbeit „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“, in der er auf fünf Seiten die spezielle Relativitätstheorie darlegte, die die Welt erschütterte.

Der Bewegungsrelativitätsprinzip wurde bereits von Galileo formuliert, der Bewegung und Ruhe als relativ betrachtete. So können Passagiere eines Bootes bei ruhigem, wolkenlosem Wetter weit entfernt von jeglichen Bezugspunkten ihre Bewegung nicht wahrnehmen. Doch das Boot, in seinem eigenen Koordinatensystem unbeweglich, bewegt sich mit der Erde. Dieselben Bewegungen werden in verschiedenen Bezugssystemen unterschiedlich beschrieben. Dennoch nahm das klassische Relativitätsprinzip an, dass die Ergebnisse aus verschiedenen Systemen auf ein absolutes, „universelles“ System zurückgeführt werden könnten – eine Vorstellung mit religiösen Wurzeln, die bis in das Mittelalter reichte. Selbst Kopernikus sprach vom „Blick aus der Position Gottes“. Später galt die Idee eines absoluten Systems als selbstverständlich, unterstützt durch die mechanisch-mathematische Naturwissenschaft.

Ernsthafte Probleme für das klassische Relativitätsprinzip ergaben sich durch die Erforschung des elektromagnetischen Feldes. In der klassischen Elektrodynamik existieren Bedingungen, unter denen Körper als absolut „universell ruhend“ betrachtet werden können. Als sich jedoch herausstellte, dass Licht elektromagnetische Wellen sind, musste eine absolute Koordinatenebene mit einem Medium – dem Äther – angenommen werden, das stillsteht. Doch das Michelson-Morley-Experiment zeigte, dass der Äther nicht existiert: Messungen der Lichtgeschwindigkeit entlang und quer zur Bewegungsrichtung zeigten keine Differenz. Die Lichtgeschwindigkeit, die maximale bekannte Geschwindigkeit in der Natur (c = 300.000 km/s), ist konstant und unabhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle oder der Richtung. Man kann sich vorstellen, wie erstaunlich dies wäre, wenn die Geschwindigkeit eines aus einem Zug geworfenen Gegenstandes nicht von unserer eigenen Bewegungsrichtung oder Geschwindigkeit abhängen würde.

Ein Teil der Lösung wurde von H. A. Lorentz vorgeschlagen: die Größe von Körpern und die Geschwindigkeit der mit ihnen verbundenen Prozesse hängen von ihrer Bewegungs­geschwindigkeit ab – der Durchmesser bewegter Körper verringert sich in Bewegungsrichtung, und die Uhr läuft langsamer – beides proportional zur Geschwindigkeit. So bleibt das Relativitätsprinzip universell gültig: mechanische und elektromagnetische Prozesse folgen ihm gleichermaßen. Lorentz verband diese Lösung jedoch weiterhin mit dem Äther als privilegiertem Bezugssystem. Doch was tun, wenn der Äther nicht existiert?

Die Antwort gab A. Einstein: Wird Licht als Welle aus Photonen betrachtet, ist kein Äther zur Übertragung notwendig. Die Verkürzung von Raum und Zeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Körper findet tatsächlich statt, bleibt aber im eigenen Bezugssystem unbemerkt, wo die Prozesse „natürlich“ ablaufen. Kein Bezugssystem ist besser oder schlechter; absolute Systeme existieren nicht – im Gegensatz zu klassischen Vorstellungen. Das ist das Relativitätsprinzip nach Einstein. Auf die Frage, wie es „wirklich“ sei, antwortete er mit einem Beispiel: Für einen Zugpassagier fällt der Regen schräg, für jemanden am Bahnsteig senkrecht – wie fällt er wirklich? Diese Illustration stammt aus der klassischen Mechanik. Schickt man einen Zwilling mit annähernder Lichtgeschwindigkeit ins All, ist der auf der Erde verbliebene Zwilling bei der Rückkehr älter – ein Experiment, bestätigt durch Teilchen, nicht Menschen. Einstein leitete dies aus Lorentz-Transformationen ab, die er neu interpretierte. Lorentz war über dieses Ergebnis so erstaunt, dass er ausrief: „Warum bin ich nicht früher gestorben?“

Es schien zunächst, als stehe die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Widerspruch zum Relativitätsprinzip. Dieses scheinbare Paradox rührte jedoch von klassischen Annahmen her: Zeitabstand zwischen zwei Ereignissen und Entfernung zwischen zwei Punkten eines festen Körpers seien unabhängig vom Bewegungszustand. In der Relativitätstheorie ist dies nicht der Fall: Raum und Zeit erscheinen relativ und bilden einen einheitlichen Raum-Zeit-Kontinuum.

Die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigt keine Gravitation, daher ihr Name. In den „Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie“ (1916) betrachtete Einstein beschleunigte Systeme: alle Bezugssysteme sind gleichwertig, und die Trägheits- und Gravitationsmasse sind äquivalent. Gravitation ist untrennbar mit Raum-Zeit verbunden, und man spricht von einem materiell-räumlich-zeitlichen Kontinuum. Die Wirkung von Materie auf Raum-Zeit konnte 1919 beim Sonnenfinsternisexperiment durch die Ablenkung eines Lichtstrahls im Gravitationsfeld nachgewiesen werden. Ein weiteres sicheres Indiz für die allgemeine Relativitätstheorie ist die Erklärung der Präzession – die Abweichung der Merkurbahn von der klassischen Vorhersage.

Aus Sicht der Wissenschaftsgeschichte ist es sehr lehrreich, dass Einstein, der einen ebenso mutigen Schritt wagte wie einst Kopernikus, zunächst keineswegs die klassischen Vorstellungen aufgeben wollte, sondern im Grunde mit einem weiteren Versuch begann, sie „zu retten“. Während seiner Studienzeit weitgehend unbeachtet, zeigte Einstein schon früh außergewöhnlich unkonventionelles Denken. Er bemerkte einmal, dass die interessantesten Entdeckungen dann gemacht werden, wenn man versucht, etwas zu beweisen, das keiner Beweise bedarf. Parallel sei allen bekannt, dass parallele Linien sich nicht schneiden, doch als Lobatschewski in Russland, Riemann in Deutschland und Bolyai in Ungarn dies fast gleichzeitig beweisen wollten, mussten die Postulate Euklids überdacht werden. Die von ihnen geschaffene nicht-euklidische Geometrie kam Einstein gerade recht.

Interessant ist, dass Einstein, der nicht über ausreichende mathematische Kenntnisse für die Formulierung der Relativitätstheorie verfügte, diese „Routinearbeit“ seiner Frau übertrug und versprach, ihr einen möglichen Nobelpreis zuzuwenden. Dieses Versprechen hielt er ein, obwohl die beiden zu dieser Zeit bereits geschieden waren. Noch bemerkenswerter ist die Entstehungsgeschichte der allgemeinen Relativitätstheorie, für die zunächst ein neues mathematisches Gebiet geschaffen werden musste: die Tensorrechnung.

Einstein erinnerte sich, dass bereits sein Kommilitone während des Studiums interessante Ergebnisse in diesem Bereich erzielt hatte. Es genügte nicht, ihn zu finden; er musste auch die spezielle Relativitätstheorie hinreichend kennen, verstehen und akzeptieren, um den nötigen mathematischen Apparat für deren Weiterentwicklung bereitzustellen. Man kann sich vorstellen, welche Gefühle Einstein bei der Begegnung mit den Worten empfand: „Albert, ich weiß, warum du gekommen bist. Ich beende gerade meine Arbeit über Tensoranalyse.“

Selbst die Routinearbeit im Patentamt in Bern war für Einstein nützlich – so viele ungewöhnliche Ideen zogen an seinen Augen vorbei.

Wenden wir uns nun erneut der speziellen Relativitätstheorie zu. Auf ihren fünf Seiten enthalten ist auch die Erkenntnis über die Beziehung von Masse und Energie. Die Formel E = mc² wurde zu einem Symbol des 20. Jahrhunderts. Damals wurde die Umwandlung von Masse in Energie und Materie in Strahlung als „Verschwinden der Materie“ interpretiert, als wissenschaftlicher Beweis für den unvermeidlichen „Untergang der materiellen Welt“ zu „bestimmten, berechenbaren Zeiten“. Selbst in den 1920er- und 1930er-Jahren erschienen manchen führenden Naturwissenschaftlern „Universum und Materie wie ein Märchen, das sich auflöst und im Nichts verschwindet“. Der Astrophysiker Eddington, einer der größten der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, beschrieb das „Ende der Welt wie eine wunderbare Radiosendung, wenn das letzte Atom der Materie in Strahlung übergeht“. Ebenso wurde das zweite Gesetz der Thermodynamik interpretiert, das die „materielle Welt immer in eine Richtung zwingt, die nur mit Tod und Zerstörung endet“ (Hypothese vom „Wärmetod“ des Universums).

Die Relativität der Beobachtungsmittel zeigte sich auch in der Forschung des Mikrokosmos, und zwar auf ebenso unerwartete Weise. In der klassischen Mechanik beeinflussten Messungen (mit Lineal oder Stoppuhr) die Eigenschaften der Objekte nicht spürbar, obwohl formal ein Austausch von Molekülen zwischen Objekt und Messgerät stattfindet. Bei Mikroteilchen jedoch wirkt das Messgerät merklich auf die Teilchen ein. Folglich zeigt das Experiment nicht den Zustand der Objekte, den wir untersuchen wollten, sondern den durch unseren unbeabsichtigten Einfluss erzeugten Zustand. Dies gab sogar Vertretern des Machismus und Empiriokritizismus Anlass zu behaupten, dass „das Experiment nicht Mittel, sondern Gegenstand der Untersuchung ist“, woraus der neue, von der Physik geprägte Idealismuszweig des Empiriokritizismus entstand.

Physischer Idealismus als Wachstumsproblem

Im Jahr 1883 schrieb der „große Physiker, aber kleine Philosoph“ Ernst Mach: „Nicht die Dinge (Körper), sondern Räume, Zeiten, Farben, Töne, Gerüche, Drücke (das, was wir Empfindungen nennen) bilden die wahren Elemente der Welt.“ Im Grunde war dies eine Rückkehr – über die Physik – zum klassischen subjektiven Idealismus des 18. Jahrhunderts. In seinem Werk „Mechanik, historisch-kritisch dargestellt in ihrer Entwicklung“ gab Mach eine umfassende Analyse der Begriffe der Mechanik. Ohne Machs „Mechanik“ hätte es nach Einstein keine Relativitätstheorie gegeben. Gleichzeitig gelangte Mach zu dem Schluss von der Bedingtheit, der „Konventionalität“ aller wissenschaftlichen Begriffe.

Im „Konventionalismus“ von Poincaré und im „selektiven Subjektivismus“ von Eddington wurde behauptet, dass das Netz der Wissenschaft eher die Eigenschaften des Netzes selbst zeigt (Zellengröße, Form), sodass die Entwicklung der Wissenschaft die Natur und ihren Forscher immer weiter entfernt, wodurch die Kluft zwischen „Naturgesetzen und den unter diesem Namen in der aktuellen physikalischen Praxis anerkannten Gesetzen der Natur“ wächst. Rückblickend auf Newtons Bild des Ozeans der Wahrheit schrieb Eddington: „Wir entdeckten eine geheimnisvolle Spur am Ufer des Unbekannten. Nach zahlreichen Versuchen, das Wesen zu rekonstruieren, dem sie gehörte, stellte sich heraus… dass wir es selbst waren.“

Die Physiker selbst waren nicht bereit, die Ergebnisse ihrer Forschung zu reflektieren, da es nicht mehr nur um Formeln ging, sondern um das, was hinter ihnen liegt – und ob überhaupt etwas dahinter liegt, falls wir nach objektiver Realität suchen. Überlegungen zur objektiven Realität wurden als Rückfall in „naiven Realismus“ betrachtet. Die Pioniere der neuen Physik, die einen unbekannten, unerwarteten Weg beschritten hatten, sahen sich gezwungen, ihre eigenen Entdeckungen philosophisch zu analysieren – eine Aufgabe, der weder die naturwissenschaftlich ausgebildeten Physiker noch die von der aufkommenden nicht-klassischen Naturwissenschaft entfernten Philosophen gewachsen waren.

Diese Situation führte zu dramatischen Folgen. Ludwig Boltzmann nahm sich das Leben, der, indem er versuchte, die klassische Naturwissenschaft zu „retten“, das Kommen der nicht-klassischen beschleunigte. Aus Sicht der Wissenschaftler der klassischen Schule schien alles zusammenzubrechen, und ihr Leben war umsonst. In Wirklichkeit handelte es sich jedoch um den Zusammenbruch des klassischen Ideals der verlässlichen, absoluten, endgültigen Wahrheit „für alle Zeiten“. Es war der Niedergang mechanistischer Vorstellungen von der Natur, und die Tragik lag in der Überraschung über die Entdeckungen und der Unvorbereitetheit der Wissenschaftler – obwohl rückblickend erkennbar ist, wie unvermeidlich diese Entdeckungen heranreiften.

Hintergrund für diese tragische Wahrnehmung war die allgemeine Kulturkrise, die wachsenden gesellschaftlichen Widersprüche, die zum Ersten Weltkrieg, zu Revolutionen und Bürgerkriegen führten. Die Revolution in der Naturwissenschaft fiel zeitlich nicht zufällig mit gesellschaftlichen Umwälzungen zusammen. In beiden Bereichen fehlte die Zeit für eine ruhige, überlegte Analyse, die einen natürlichen Übergang zu einer höheren Ebene ermöglicht hätte. Die soziokulturelle Krise fand ihren Ausdruck auch in der Kunst – Expressionismus, Abstraktionismus, Surrealismus und ihre zahlreichen Zweige waren ebenfalls das Ergebnis der Verwirrung, die Menschen ergriff, unfähig, die neuen Realitäten mit alten Mitteln auszudrücken. Sowohl die moderne Kunst als auch die nicht-klassische Naturwissenschaft wurden als direkter Bruch mit dem Alten, als dessen Zerstörung wahrgenommen („wir werfen die Klassik von Bord des Schiffes der Moderne“).

Einer der ersten, der das Ausmaß der Bedrohung durch den „physischen Idealismus“ (Idealismus, gewachsen aus der Physik) erkannte, war W. I. Lenin. Nach der Niederlage der ersten russischen Revolution in der Schweiz schrieb er das Buch „Materialismus und Empiriokritizismus“ (1909), in dem er eine gründliche philosophische Analyse der neuesten Naturwissenschaften vornahm – notwendig für ihre weitere Entwicklung. Nach der Untersuchung von über 500 Werken zur Naturwissenschaft und ihrer philosophischen Reflexion kam Lenin zu dem Schluss: „Die neue Physik ist in Idealismus verfallen, hauptsächlich… weil die Physiker keine Dialektik kannten; … Im philosophischen Sinn besteht die „Krise der Physik“ darin, dass die alte Physik in ihren Theorien „wirkliche Erkenntnis der materiellen Welt“ sah, so wie sie ist, während die neue Physik „unermesslich komplexere Bilder der Realität“ schuf und „anlässlich der Zerstörung alter physikalischer Begriffe alte philosophische Fragen“ aufwarf.“

Es verschwand nicht die Materie, schrieb Lenin, sondern „die Grenze, bis zu der wir die Materie kannten“; das Feld ist ebenso materiell wie die Substanz, und die neuen, immer „merkwürdigeren“ Entdeckungen zerstören unsere Vorstellungen von der Welt nicht, sondern vertiefen sie. In seinen späteren „Philosophischen Notizen“ betrachtet Lenin den Erkenntnisprozess als dialektischen Übergang „von Erscheinungen zur Essenz erster Ordnung, von der Essenz erster Ordnung zur Essenz zweiter Ordnung… und so weiter, ohne Ende“.

Leider verhinderte Lenins aggressive Art und seine Angst vor den Ereignissen in Russland, dass viele Wissenschaftler seine argumentierten Schlussfolgerungen vollständig anerkannten. In unserem Land wurden seine Arbeiten weitgehend zu einer Art ideologischer Formel, die etwa dem Journal „Unter der Fahne des Marxismus“ Anlass gab, Einstein als „bezahlten Agenten des Imperialismus“ zu bezeichnen. Wie dem auch sei, Lenin hatte mit seiner Einschätzung der Situation als „Wachstumsproblem“ recht, aus dem sich die Naturwissenschaft seiner Zeit allmählich befreite.