Moderne wissenschaftliche Erkenntnis

Philosophische Probleme der modernen Naturwissenschaft

Zentrale Ergebnisse der nichtklassischen und post-nichtklassischen Naturwissenschaft

Die Wirrungen einer außergewöhnlichen Epoche

In „Erinnerungen an eine außergewöhnliche Epoche“ datiert P. Dirac den Beginn dieser Epoche auf das Jahr 1919: Genau zu dieser Zeit beginnt die systematische Entwicklung der Quantenmechanik sowie die umfassende Verarbeitung der Ergebnisse der allgemeinen Relativitätstheorie (1915–1916), deren Fortschritt durch den Ersten Weltkrieg etwas verzögert wurde. Leider wurde in Russland „der imperialistische Krieg in einen Bürgerkrieg verwandelt“, mit schwerwiegenden Folgen in jeder Hinsicht. Viele herausragende Wissenschaftler sahen sich gezwungen zu emigrieren. So arbeitete der zukünftige Nobelpreisträger, der Physiker P. L. Kapiza, von 1921 bis 1934 in Oxford (mit Rutherford und Bohr). Einer der Begründer der modernen Genetik, N. W. Timofejew-Resowski (der berühmte „Zubr“), musste seine Forschungen in Deutschland fortsetzen. Ebenfalls emigrierte einer der Autoren der Theorie des expandierenden Universums, G. Gamow (1904–1968). Diejenigen, die blieben, setzten ihre Forschungen heroisch fort, trotz Hunger, Verwüstung und Repressionen. Einige arbeiteten weiterhin in Gefängnissen und Lagern, in die sie geworfen worden waren; andere, wie der Genetiker N. I. Wawilow oder der Philosoph P. Florenski, kehrten nicht zurück. Unter schwierigen Bedingungen entwickelte sich die Naturwissenschaft auch in Ländern der Spitzenforschung und -technologie wie Deutschland und Italien, wo die Faschisten an die Macht kamen und versuchten, die Errungenschaften der Wissenschaft den Zielen ihrer weltweiten Herrschaft unterzuordnen.

Glücklicherweise gelang es Deutschland nicht, eine Atombombe zu entwickeln, während die amerikanischen Atombomben über dem im Zweiten Weltkrieg besiegten Japan abgeworfen wurden – vor allem als Mittel der Abschreckung gegenüber der Sowjetunion. Mit dem Beginn der „außergewöhnlichen Epoche“ wurde auch die tödliche Gefahr bewusst, die von den Errungenschaften der Wissenschaft und Technik ausgehen kann.

Wie dem auch sei, die Revolution in der Naturwissenschaft, die an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert in der Physik begann, erfasste immer neue Bereiche der Naturerkenntnis. In den 1920er Jahren fiel die letzte Bastion der klassischen Naturwissenschaft – die Astronomie. Gerade die Astronomie hatte ihr Fundament gelegt, und in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts mussten sich die Astronomen, in ihren Observatorien zurückgezogen, „wie einige wenige überlebende Dinosaurier“ fühlen.

Nun aber erwiesen sich die Kosmologie (die Lehre vom Aufbau des Universums) und die Kosmogonie (vom Werden des Universums) als besonders vielversprechende Anwendungsbereiche der relativistischen und später auch der quantenmechanischen Prinzipien.

Die Entstehung der relativistischen Kosmologie

Bereits in den 1920er Jahren interpretierten der sowjetische Mathematiker und Physiker A. Friedmann und der amerikanische Astronom E. Hubble die „Rotverschiebung“ in den Spektren der Galaxien als Beleg für die Expansion des Universums. Später entwickelte G. Gamow das Konzept des Urknalls (Big Bang), der die Ausdehnung des Universums aus einem extrem dichten „singulären“ Zustand erklärte. Vollständig im Einklang mit der allgemeinen Relativitätstheorie stießen diese Ergebnisse selbst beim Schöpfer der Theorie auf Schock – er bezeichnete sie als „verdächtig“. Trotz der revolutionären Tragweite seiner eigenen Theorien befand sich A. Einstein als Mensch, der in den Werten der klassischen Wissenschaft erzogen wurde, in einer Situation, die jener ähnelte, die Kopernikus so viele seelische Qualen bereitete.

Noch größere Widerstände lösten bei Einstein die Ergebnisse der Quantenmechanik aus, insbesondere wenn versucht wurde, die probabilistischen Prinzipien der Naturbeschreibung nicht nur auf die Mikrowelt, sondern auch auf die Makrowelt, auf die Kosmologie, anzuwenden: „Es ist schwer, an Gott zu glauben, der mit den Würfeln spielt.“

Eine der eindrucksvollsten Kapitel in der „Drama der Ideen“ (wie Einstein es nannte) war die über dreißig Jahre andauernde Auseinandersetzung zwischen A. Einstein und N. Bohr, einem der Begründer der Quantenmechanik. Beide führten ihre Argumente, zunächst aus unversöhnlichen Positionen, nicht nur in persönlichen Treffen, sondern auch in Briefwechseln, in denen sie wie Fechter einander geistige Stiche versetzten – meist in Form von „gedachten Experimenten“. Schließlich kamen beide nicht nur zu der Einsicht über die Notwendigkeit einer Synthese von Quanten- und Relativitätskonzepten, sondern skizzierten auch Wege zu deren Verwirklichung.

Interessanterweise erwarb sich N. Bohr in seiner Jugend Ruhm als Torhüter der dänischen Fußballnationalmannschaft. Stellen Sie sich die Schlagzeilen dänischer Zeitungen vor: „Unser Torhüter – Nobelpreisträger“ (versuchen Sie, sich das heute vorzustellen). N. Bohr (1885–1962) war jedoch nicht der Einzige, der zur Entstehung und Weiterentwicklung der Quantenmechanik beitrug. Zu den bedeutendsten Persönlichkeiten zählen die Deutschen M. Planck (1858–1947), W. Pauli (1900–1958), P. Jordan (1902–1980), W. Heisenberg (1901–1960), M. Born (1882–1970), der Österreicher E. Schrödinger (1887–1970), der Franzose Louis de Broglie (1875–1960) und natürlich der Gegner der Quantenmechanik, A. Einstein.

Weiterentwicklung und Deutung der Quantenmechanik

In den 1930er Jahren gelang es der Quantenmechanik, ihre grundlegenden Schwierigkeiten zu überwinden. Zunächst wurde sie als Wellenmechanik bezeichnet, im Gegensatz zur herkömmlichen Mechanik, die die Bewegung und Wechselwirkungen von Korpuskeln, also Teilchen, betrachtet. Bald zeigte sich jedoch endgültig, dass materielle Objekte sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften vereinen. Dies wurde vor allem am Beispiel von Photonen – den „Teilchen“ des Lichts – deutlich, etwa bei der Untersuchung des sogenannten Photoeffekts. Mit Hilfe des von M. Planck eingeführten Begriffs der Quanten – diskreter Portionen absorbierter und ausgesandter Energie – zeigte A. Einstein, dass Licht nicht nur ausgestrahlt und absorbiert, sondern auch in Quanten (Photonen) transportiert wird. So ließen sich bestimmte optische Phänomene (wie der Photoeffekt) im Rahmen der Teilchenkonzeption erklären, andere (Interferenz, Beugung) dagegen im Rahmen der Wellenkonzeption. Als 1924 L. de Broglie erstmals annahm, dass auch eindeutig Teilchen wie Elektronen, Protonen und Neutronen Welleneigenschaften besitzen, wurde diese Idee fast als absurd angesehen – selbst A. Einstein und N. Bohr, die sonst ewige Gegner waren, lehnten sie zunächst ab (obwohl Bohr stets forderte, dass neue Ideen „verrückt genug“ sein müssten). Doch selbst diese autoritative Ablehnung hinderte nicht drei Jahre später die experimentelle Bestätigung der Elektronenbeugung.

Der Welle-Teilchen-Dualismus war nur eine der Erschütterungen, die sowohl Gegner als auch Anhänger der Quantenmechanik durchleben mussten. In Experimenten – realen wie gedanklichen – zeigte sich immer deutlicher, dass selbst passives Beobachten von Mikroobjekten deren Verhalten verändert (aufgrund der Wechselwirkung zwischen Messapparat und Teilchen). Mehr noch: Indem wir das Verhalten durch unser Eingreifen beeinflussen, können wir diesen Effekt weder eliminieren noch vollständig berücksichtigen und sind gezwungen, Wahrscheinlichkeitsbegriffe bei der Beschreibung quantenmechanischer Phänomene zu verwenden. Beispielsweise können wir beim Beschuss einer Zielplatte mit Elektronen nicht exakt vorhersagen, welches Elektron wo landet, wohl aber mit hoher Wahrscheinlichkeit, wie viele Elektronen die Platte durchdringen: „Wir können vorhersagen, wie viele Atome in den nächsten dreißig Minuten radioaktiv zerfallen werden, aber wir können nicht sagen, warum gerade diese Atome dem Untergang geweiht sind.“

Wer damit besonders unzufrieden war, konnte sich an das bekannte Maxwell’sche Geschwindigkeitsverteilungsgesetz aus der klassischen Mechanik erinnern: Auch dort konnte man nur die Zahl der Moleküle in einem bestimmten Geschwindigkeitsintervall berechnen, nicht jedoch die Geschwindigkeit jedes einzelnen Moleküls. Damals galt dies jedoch als vorübergehender Einschnitt in die Gewissheit, dass der wissenschaftliche Fortschritt die Eindeutigkeit und Bestimmtheit wiederherstellen würde. Die Entwicklung der Quantenmechanik hingegen führte immer unvermeidlicher zu statistischen und wahrscheinlichkeitstheoretischen Vorstellungen und Bewertungen. Stimmen wurden laut, dass man bald die „Willensfreiheit“ des Elektrons akzeptieren müsse – die Möglichkeit der Auswahl durch mikroskopische Teilchen.

Unschärfe- und Komplementaritätsprinzip

Es war an der Zeit, die genannten Probleme im Wesentlichen philosophisch zu betrachten, was schließlich zur Formulierung zweier radikal neuer konzeptueller Prinzipien der wissenschaftlichen Forschung führte – dem Unschärfeprinzip und dem Komplementaritätsprinzip. Das Unschärfeprinzip (W. Heisenberg) besagt, dass in quantenmechanischen Messungen eine unvermeidliche Dilemma besteht: Je genauer die Energie eines Teilchens bestimmt ist, desto „verschwommener“ ist seine räumliche Lage und umgekehrt. Trost bietet lediglich, dass das Produkt der Unschärfen eine bestimmte Größe, die sogenannte Planck-Konstante, nicht überschreiten kann.

Es geht hierbei also nicht um Messfehler, sondern um die inneren, der Natur innewohnenden Eigenschaften von Mikroobjekten. Diese nicht zu beseitigenden „Fehler“, nicht formalisierbaren „Reste“, „Photonenstrahlung“, „Licht erloschener Sterne“ erlauben es, die tiefsten Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten der Naturobjekte und -erscheinungen zu erkennen. Nach dem Unschärfeprinzip wird der Zustand eines quantenmechanischen Systems durch die sogenannte Wellenfunktion Ψ beschrieben, die seine zukünftigen Parameter nicht eindeutig und zuverlässig (wie im gewohnten klassischen F = ma), sondern nur mit einer bestimmten, genau berechenbaren Wahrscheinlichkeit bestimmt.

Die Auseinandersetzung mit diesen Eigenschaften führte zum Komplementaritätsprinzip (KP), formuliert von N. Bohr: Raum-zeitliche und kausale Beschreibungen von Mikroobjekten sind nur in wechselseitiger Ergänzung möglich. Bohr betonte sofort, dass ein solcher Schluss nicht auf Unvollkommenheit unserer Theorien oder experimentellen Methoden zurückzuführen sei, sondern auf die „Konstitution“ der Natur selbst. Berühmt wurde seine Notiz an der Tafel der Lomonossow-Universität: „Contradictions are not controversial but complementary“ (Gegensätze sind nicht widersprüchlich, sondern ergänzen einander). Ein anschauliches Beispiel für die Wirkung des Komplementaritätsprinzips auf, sagen wir, alltäglicher Ebene berichtete W. Heisenberg: Als N. Bohr einmal mit einer Gruppe von Physikern, die ihn in Dänemark besuchten, am Meer spazieren ging, sagte er: „Beachtet das Schloss vor uns.“ Die Besucher blickten zerstreut und ungeduldig, zurück zum Gespräch über Quantenphysik. Doch Bohr bestand: „Schaut noch einmal. Das ist das Elsinore!“ – jenes Schloss, in dem die Handlung von „Hamlet“ spielt. Sofort war die Physik vergessen. Im Licht dieser Ergänzung erschien das Schloss als ein Objekt architektonischer Vorzüge, die zuvor niemand bemerkt hatte (vielleicht sogar gar nicht existierten).

Das Komplementaritätsprinzip reicht weit über die Physik der Mikrowelt hinaus und erlangt tiefgehende methodologische und weltanschauliche Bedeutung. Im 20. Jahrhundert wurde es zur methodologischen Norm in Physik und Kosmologie, Biologie, Psychologie, Geografie, Systemtheorie, Kybernetik und Logik. So ermöglichen kosmologische Szenarien das gleichzeitige Bestehen verschiedener Evolutionszweige des Universums; nicht nur theoretisch, sondern auch in der Realität werden unterschiedliche Universen mit verschiedenen physikalischen Konstanten zugelassen. In Biologie, Psychologie und Geografie wird offensichtlich, dass jede Untersuchung den Prozess im „reinen Zustand“ stört und eine einheitliche Darstellung aus komplementären Aspekten konstruiert werden muss. Gleiches gilt für wirtschaftliche und ökologische Forschungsaspekte, Migration der Bevölkerung usw.

In komplementärer Weise können wir auch die Kombination von negativer und positiver Rückkopplung, Systematik und Strukturiertheit in der allgemeinen Systemtheorie untersuchen. Gerade diese Kombination ermöglichte den Übergang von den allgemeinen Prinzipien der Kybernetik zur Synergetik und zum Konzept der Selbstorganisation bei der Betrachtung beliebiger Evolutionsprozesse. Aus der Perspektive des Komplementaritätsprinzips lassen sich die Beziehungen zwischen formalisierbaren und nicht formalisierbaren Aspekten theoretischer Systeme erkennen, ebenso wie Perspektiven für die Vereinigung der vier grundlegenden Wechselwirkungen der Natur und der quanten- und relativistischen Prinzipien ihrer Beschreibung. Die wechselseitig ergänzende Einheit von Physik, Chemie, Biologie, Kybernetik und Mathematik machte die Entwicklung des sogenannten anthropischen Prinzips möglich, das den Platz von Leben und Intelligenz in der Evolution des Universums und deren Entstehungswege aufzeigt.

Wie I. Prigogine und I. Stengers das Komplementaritätsprinzip bewerten, „erschöpft sich der physikalische Gehalt eines Systems nicht in einer einzigen theoretischen Sprache... Verschiedene Wissenschaften und Perspektiven auf ein System können komplementär sein. Sie alle beziehen sich auf dieselbe Realität, lassen sich aber nicht auf eine einzige Beschreibung reduzieren... Das Komplementaritätsprinzip lehrt uns nicht nur, von unrealistischen Hoffnungen abzulassen... Die wahre Lehre, die wir aus dem Komplementaritätsprinzip in allen Wissensbereichen ziehen können, besteht darin, den Reichtum und die Vielfalt der Realität festzustellen, die die Ausdrucksmöglichkeiten jeder einzelnen Sprache, jeder einzelnen logischen Struktur übersteigt. Jede Sprache kann nur einen Teil der Realität ausdrücken. So erschöpft keine Richtung in der darstellenden Kunst oder Musikkomposition von Bach bis Schönberg die gesamte Musik.“

Grundprinzipien der nichtklassischen Naturwissenschaft

Fassen wir kurz den Beitrag der nichtklassischen Naturwissenschaft zum modernen wissenschaftlichen Denken zusammen, so lassen sich die wichtigsten Punkte in der Methodologie der Naturforschung wie folgt darstellen:

1. Relativität gegenüber den Mitteln der Beobachtung:

   Dies gilt in gleicher Weise, wenn auch in unterschiedlicher Form, sowohl für die Relativitätstheorie als auch für die Quantenmechanik.

2. Evolutionärer Ansatz:

   Naturphänomene werden in einem Entwicklungszusammenhang betrachtet.

3. Wahrscheinlichkeit und Statistik:

   Die Beschreibung natürlicher Prozesse erfolgt probabilistisch und statistisch.

4. Unmöglichkeit der Eliminierung des Subjekts:

   Der Erkennende kann in keiner Phase des Erkenntnisprozesses von der Natur getrennt werden; Subjekt und Objekt der Erkenntnis sind untrennbar miteinander verbunden.

5. Komplexität der erforschten Realität:

   Bei der Untersuchung der Natur hat der Forscher es nicht unmittelbar mit ihr selbst zu tun, sondern mit theoretischen Konstrukten. In diesem Sinne ähnelt Wissenschaft zunehmend der Kunst.

Noch einmal sei betont, dass diese Eigenschaften dazu geführt haben, nicht nur von der mechanistischen Weltauffassung, sondern auch vom klassischen Ideal einer absoluten, endgültigen und erschöpfenden Wahrheit, frei von subjektivem Einfluss, Abstand zu nehmen.

Übereinstimmung und Abweichung zwischen klassischer und nichtklassischer Naturwissenschaft

Wenn man die grundlegenden Veränderungen beschreibt, die die nichtklassische Naturwissenschaft in die Normen und Prinzipien der Naturforschung sowie in das Weltbild eingebracht hat, ist wichtig zu betonen, dass sie das reiche klassische Erbe nicht ablehnten, sondern vielmehr vertieften und neu interpretierten. Dies zeigt sich allein schon daran, dass im Arsenal der nichtklassischen Wissenschaft grundlegende Begriffe wie Materie, Substanz, Raum und Zeit erhalten blieben. Sie veränderten sich radikal in ihrem Inhalt, wurden aber in neuen Erkenntnisrahmen bewahrt.

Das Verständnis dieser zentralen Tatsache führte zur Entwicklung des sogenannten Korrespondenzprinzips, nach dem bei entsprechenden („Grenz-“) Werten die Parameter der nichtklassischen Theorien und die sie formenden Begriffe in die klassischen übergehen. So gilt bei Geschwindigkeiten, die weit unter der Lichtgeschwindigkeit liegen, d. h. typisch für unsere gewohnte Alltagswelt, dass v²/c² → 0, und wir kehren zur konstanten Masse in der Ausdrucksform m = m₀ / √(1 - v²/c²) zurück. Ähnlich geht die Quantenmechanik in die klassische Mechanik über, wenn die Wirkungsquantengröße vernachlässigbar klein ist. Dabei ist es unmöglich, eine scharfe Grenze zwischen klassischer und nichtklassischer Physik zu ziehen – so wie man nicht exakt bestimmen kann, wie viele Körner einen „Haufen“ bilden oder wie viele Haare entfernt werden müssen, um als „kahl“ zu gelten.

Was den probabilistischen Ansatz zur Beschreibung der Naturphänomene betrifft, den die klassische Naturwissenschaft vergeblich zu eliminieren suchte, so ist gerade die Wahrscheinlichkeit am besten geeignet, der facettenreichen, sich entwickelnden Natur gerecht zu werden. Eindeutige, strikt festgelegte Gesetze stellen hingegen eine Idealisierung dar, einen Grenzfall statistischer Gesetzmäßigkeiten – ähnlich wie das Konzept des idealen Gases oder des absolut elastischen Stoßes, notwendig und nützlich auf bestimmten Stufen und Untersuchungsebenen.

Somit ist die gesamte klassische Mechanik ein spezieller Grenzfall, eine „Vereinfachung“ der nichtklassischen Mechanik. Dabei verstehen wir, dass es nicht nur um mathematischen Formalismus geht, sondern auch um die unvermeidliche Neubewertung von Begriffen. Statt der getrennten Koordinaten von absolutem Raum und Zeit haben wir nun den vierdimensionalen „Minkowski-Raum“. Die Zeitumkehrbarkeit, die das Fundament klassischer Vorstellungen bildet, wird durch Irreversibilität ergänzt, die zu neuen evolutiven Ebenen des Verständnisses naturwissenschaftlicher Prozesse führt. In diesem Sinne ist es gerechtfertigt, auch von einem besonderen Prinzip der Abweichung zu sprechen – genauer gesagt von der Ergänzung zwischen Übereinstimmung und Abweichung.

Auflösung der Paradoxien der klassischen Naturwissenschaft

Die nichtklassische Naturwissenschaft ermöglichte auch die Lösung der schwerwiegenden klassischen Paradoxien – des photometrischen, des gravitativen und des thermodynamischen Paradoxons. Die ersten beiden hängen damit zusammen, dass bei einer unendlichen Zahl von Gestirnen in einem unendlichen Universum der Himmel vollständig erleuchtet und die Gravitationskraft unendlich groß wäre. Beide Paradoxien lassen sich in der Konzeption eines expandierenden Universums leicht auflösen.

Besondere Aufmerksamkeit verdient jedoch das thermodynamische Paradoxon. Jede geschlossene, das heißt Energie, Entropie oder Information nicht austauschende, Systeme ist dem Wärmetod ausgeliefert – dem Übergang in einen Zustand maximaler Gleichgewichtigkeit (oder des Chaos, je nach Perspektive), in dem nichts mehr geschehen kann. Die Idee der Expansion des Universums allein löst dieses Problem also noch nicht. Innerhalb dieses Konzepts wurden jedoch eine Reihe von Modellen offener Universen entwickelt, die miteinander interagieren wie mikroskopische Teilchen. In einigen Modellen „pulsiert“ das Universum; besondere anti-entropische Eigenschaften ermöglichen die Einbeziehung von Leben und Intelligenz in die kosmologische Evolution sowie die Möglichkeit der Veränderung (Evolution) der kosmologischen Konstanten selbst.

Unabhängig von den konkreten „Rettungsrezepten“ des Universums erhält der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik im post-nichtklassischen Naturverständnis (V. S. Stepin) eine ganz besondere, konstruktive Bedeutung. Da es keinen Sinn macht, die Naturgesetze abzulehnen, richtet sich die Aufmerksamkeit darauf, dass gerade der Zweite Hauptsatz (das Gesetz des Entropiezuwachses) die Richtung (und den „Korridor“) aller Prozesse – nicht nur der natürlichen – vorgibt. In dieser Hinsicht ist er nicht weniger wichtig als der dem klassischen Naturverständnis vertraute Erste Hauptsatz der Thermodynamik – das Gesetz der Energieerhaltung. Wie der Nobelpreisträger und einer der Begründer des Konzepts der Selbstorganisation, M. Eigen (geb. 1927), anschaulich bemerkte: Der Erste Hauptsatz übernimmt die Rolle des Buchhalters des Universums, der Zweite Hauptsatz die des Direktors.

Vom nichtklassischen zum post-nichtklassischen Naturverständnis

Wenn wir über die schwer fassbare Grenze zwischen klassischer und nichtklassischer Naturwissenschaft sprechen, über die Unmöglichkeit einer strikten Trennung – selbst bei so grundlegenden konzeptuellen Unterschieden – gilt dies umso mehr für die Trennung zwischen nichtklassischer und post-nichtklassischer Naturwissenschaft, in die die erstere etwa im letzten Drittel des 20. Jahrhunderts überging. Dennoch wollen wir uns auf die Merkmale konzentrieren, die das post-nichtklassische, also über die nichtklassische hinausgehende, aus ihr hervorgehende und sie weiterentwickelnde Naturverständnis in die Forschung eingebracht hat.

Vor allem betrifft dies den flexiblen Ausgleich zwischen Stabilität und Wandel, der den Kern aller Evolutionsprozesse bildet. Wie N. Wiener (1894–1964), der Vater der Kybernetik, schrieb: „Die Welt ist ein gewisser Organismus, nicht so starr verankert, dass eine geringfügige Veränderung in einem Teil sofort seine Eigenheiten zerstören würde, und nicht so frei, dass jedes Ereignis ebenso leicht geschehen könnte wie jedes andere... Es ist eine Welt des Prozesses, nicht eines endgültigen, toten Gleichgewichts, zu dem der Prozess führt, und es ist keineswegs eine Welt, in der alle Ereignisse durch eine im Voraus festgelegte Harmonie determiniert sind.“ Genau dies meinte J. A. Wheeler, ein Schüler Einsteins, als er feststellte, dass Naturgesetze in modernen Vorstellungen keine Vorschriftsgesetze sind, die festlegen, wie etwas „sein muss“, sondern Erlaubnis- oder Verbotsgesetze, die ein breites Spektrum von Möglichkeiten vorgeben und nur das ausschließen, was unmöglich ist.

In diesem Zusammenhang wird der Übergang von Modellen zur Beschreibung der Natur – ein Erbe der klassischen Epoche, das in der nichtklassischen Naturwissenschaft erhalten blieb – zu Szenarien unvermeidlich. Während in Modellen alle Ereignisse und Möglichkeiten starr vorgegeben sind, gibt ein Szenario nur eine Richtung vor, die eine Vielzahl von Möglichkeiten zulässt. Zum Vergleich: Das expandierende Universum ist immer noch ein Modell, wenn auch ein nichtklassisches, relativistisches, während das Konzept des verzweigenden Universums (Kapitel 11) auf Szenarien zurückgreift, in denen eine Auswahl aus zulässigen Evolutionspfaden möglich ist – ähnlich wie beim natürlichen Ausleseprozess in der biologischen Evolution.

Mitte des 20. Jahrhunderts identifizierten der amerikanische Mathematiker und Begründer der Kybernetik N. Wiener und der österreichische Biologe L. von Bertalanffy (1901–1972) die Synthese negativer und positiver Rückkopplung als besonders vielversprechende wissenschaftliche Strategie. Die erste gewährleistet die Stabilität aller Systeme – von kybernetischen bis zu DNA-Systemen, die den genetischen Code übertragen (ohne jedoch das Phänomen des Lebens zu erklären). Die zweite sorgt für Instabilität und Wandelbarkeit der Systeme und ist charakteristisch für lebende Organismen. Das Prinzip der positiven Rückkopplung besagt, dass ein System seine Handlungen unter dem Einfluss eingehender Informationen selbst anpasst („selbstprogrammiert“) und sich so den veränderlichen Bedingungen angleicht.

In der Untersuchung kybernetischer und später auch natürlicher Systeme wurde ein Zusammenhang zwischen Ordnung, Entropie und Information erkannt (sie stehen in umgekehrtem Verhältnis, d. h. Informationszuwachs hemmt das Wachstum der Entropie). Nach L. A. Blumenfeld entspricht die Entropie eines Systems der Menge an Informationen, die für eine vollständige Beschreibung fehlen. Daraus folgt, dass der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der den Entropiezuwachs beschreibt, jedes System vor eine Art Wahl stellt – entweder in unkontrolliertes Chaos zu fallen, also zugrunde zu gehen, oder als einziges Mittel zur Erhaltung zu wachsen und auf ein neues, höheres Organisationsniveau zu gelangen. Offensichtlich gilt dieses Ergebnis für alle Systeme – natürliche, wirtschaftliche, kulturelle. Die Stabilität und Lebensfähigkeit jeglicher Systeme beruht auf einem flexiblen Gleichgewicht zwischen zwei Extremen: auf der einen Seite zerstörerische Veränderungen, auf der anderen Seite Unveränderlichkeit, die ein Zeichen für Erstarrung und Stagnation ist. In der Natur wird dieses Gleichgewicht durch eine Form der Selbstorganisation gewährleistet.

Die Prinzipien der Selbstorganisation gelten jedoch nicht nur für natürliche Prozesse (physikalische, chemische, biologische, psychologische...), sondern auch für soziale – Wirtschaft, Wissenschaft, Bildung. Entscheidend ist, dass der Mensch von der Natur auf einer neuen Wissensebene lernen kann. Es geht faktisch um Selbstregeneration als Bedingung zur Wahrung der Integrität der Struktur selbst. Der wichtigste Schluss der Selbstorganisationskonzepte (I. Prigogine, H. Haken, M. Eigen) lautet: Überlebensfähig sind nur sich entwickelnde Systeme, deren Stabilität nur durch ständige Bewegung, Evolution, Verbesserung der Organisation und flexible Strukturen gewährleistet ist – ähnlich wie die Stabilität eines Radfahrers. Nicht zufällig wurde die Idee einer nachhaltigen Entwicklung (sustainable development) zum Schlüsselthema auf dem Weltforum in Rio de Janeiro (1992), auf dem globale wirtschaftliche, ökologische, politische und kulturelle Probleme in organischer Einheit behandelt wurden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der nichtklassischen Wissenschaft ist die zunehmende Einbeziehung des erkennenden Subjekts. Wenn in der nichtklassischen Naturwissenschaft Subjekt und Objekt der Erkenntnis im Wesentlichen nicht mehr strikt getrennt sind, zeigt sich in der post-nichtklassischen Wissenschaft – sowohl auf individueller Ebene als auch auf der Ebene des kollektiven Erkennens – zunehmend der Einfluss von Wert- und Zielvorstellungen sowie Präferenzen des erkennenden Subjekts. Dies hängt damit zusammen, dass die moderne Wissenschaft Naturkomplexe untersucht, in die der Mensch selbst durch seine Aktivitäten einbezogen ist und die er maßgeblich beeinflusst – etwas, das weder in der klassischen noch in der nichtklassischen Epoche der Fall war. Solche „menschengerechten“ Komplexe sind Mensch-Maschine-Systeme, künstliche Intelligenz, komplexe selbstorganisierende Informationssysteme, biotechnologische und gentechnische Objekte sowie die Biosphäre. Man muss daher nicht nur über die Suche nach Wahrheit nachdenken, sondern auch über die Folgen dieser Suche, die unweigerlich mit großflächigen und schwer vorhersehbaren Eingriffen in die Natur verbunden ist.

In diesem Zusammenhang können traditionelle innerwissenschaftliche Werte (wie die Suche nach Wahrheit) nicht unabhängig von überwissenschaftlichen Werten von gesellschaftlicher, globaler und menschheitsweiter Bedeutung betrachtet werden. Besonders wichtig wird das Konzept einer inneren Ethik der Wissenschaft. Wie wir sehen, trägt die moderne wissenschaftliche Erkenntnis nicht nur die Handschrift der kognitiven und forschenden Tätigkeit des Subjekts, sondern auch der wertbezogenen Komponenten seiner Gedanken und Handlungen.