Philosophie der Naturwissenschaften

Gegenstand und Problemkreis der Philosophie der Naturwissenschaft

Theoretisch-erkenntnistheoretische und methodologische Aspekte der Naturwissenschaft

Die Analyse der erkenntnistheoretischen Grundannahmen und Strategien naturwissenschaftlicher Forschung sowie die Untersuchung der Möglichkeiten, beobachtete Phänomene schlüssig zu erklären und logisch konsistente Theorien zu entwickeln, gehören zum Bereich der Erkenntnistheorie oder Gnoseologie. Die zentrale philosophische Problematik in diesem Bereich ist die Diskrepanz zwischen Theorie und beobachtbaren, registrierten Phänomenen. Die Kernfrage der gnoseologischen Problematik betrifft die Wahrheit und Objektivität naturwissenschaftlicher Erkenntnis.

Traditionen beim Aufbau kausaler Modelle zur Erklärung von Phänomenen, die das Verhalten realer Objekte vorhersagbar machen, bilden die spezifische Eigenart der Naturwissenschaften. Der Kausalitätsprinzip, das in der antiken Naturphilosophie formuliert wurde, stellt die zentrale erkenntnistheoretische und weltanschauliche Strategie der Naturwissenschaft in ihrer Geschichte dar. Zusammen mit dem Prinzip der Einheit der Welt bildet es den allgemeinen Kontext der Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens.

Die gnoseologische Problematik der modernen Naturwissenschaft wird durch Fragen der Reflexion über generalisierte Basis-Modelle kausaler Erklärung bestimmt, die auf bestimmten Formen des Determinismus beruhen.

Determinismus ist eine weltanschauliche Position, in der die kausale Verknüpfung natürlicher Phänomene postuliert wird, die nicht immer direkt in beobachtbaren Ereignissen erkennbar ist. Das Prinzip der universellen Kausalität wurde im atomistischen Lehrsystem von Demokrit in strenger Form formuliert, da es Zufälle in der realen Ontologie der Welt ablehnte und eine eindeutige Ursache-Wirkung-Verbindung annahm. Die Zufallskomponente wurde später von Epikur eingeführt.

In der neuzeitlichen europäischen Philosophie und Wissenschaft wurde diese Position von Laplace verallgemeinert. Der „Dämon von Laplace“ symbolisiert mechanistischen Determinismus, der die Universalität des Kraftprinzips der Kausalität hervorhob und es erlaubte, alle Zustände eines Objekts exakt zu berechnen. Für den „Dämon von Laplace“ ist die Welt durchsichtig, vorhersagbar und ohne Zufälle. In der Wissenschaftsphilosophie werden starrer Determinismus, mechanistischer, laplacescher und dynamischer Determinismus als identische Konzepte betrachtet.

Die zweite Form des Determinismus – der wahrscheinlichkeits-statistische Determinismus, der Zufall im Kausalsystem zulässt – entstand mit der Entwicklung der Thermodynamik, der statistischen Physik und der Quantenmechanik, die die Priorität statistischer Gesetze bei der Erklärung kausaler Zusammenhänge hervorhoben. Das Symbol dieser Form ist der „Dämon von Maxwell“, der heiße und kalte Moleküle in einem Gefäß trennt und so eine Seite erwärmt und die andere abkühlt, ohne zusätzliche Energie zuzuführen.

Der statistisch-wahrscheinlichkeitsbasierte Determinismus kombiniert dynamische und statistische Prinzipien in der Erklärung kausaler Zusammenhänge, indem makro- und mikrophysikalische Eigenschaften thermodynamischer Systeme getrennt und das Prinzip der Komplementarität in der Beschreibung ihres Verhaltens eingeführt wird. Dies ermöglicht die Berechnung und Vorhersage der Haupttendenzen des Systemverhaltens, verstanden als Massenobjekt. In dieser Form wird der Zufall, der thermodynamische Systeme charakterisiert, auf die Unvollkommenheit des Instrumentariums des Forschers zurückgeführt, der die Geschwindigkeiten von Mikrobobjekten, z. B. aller Moleküle eines idealen Gases, nicht exakt berechnen kann.

Die dritte Form des Determinismus entstand Ende des 20. Jahrhunderts als probabilistischer Determinismus. Hier werden die fundamentalen Wahrscheinlichkeitsmerkmale des Objekts betont; die Strenge oder Nachgiebigkeit kausaler Prozesse hängt von den Bedingungen ab und ist somit relativ. Auch das Naturgesetz selbst wird neu interpretiert: Es gilt nicht mehr als objektiv-dynamisch, invariabel und zeitlich reversibel, sondern als wahrscheinlich und irreversibel. Die „Zeitpfeil“-Konzeption von Prigogine weist darauf hin, dass in der Evolution des Universums nicht immer jene Wechselwirkungen und Strukturen existierten, die klassische und nichtklassische Physik als objektiv beschreiben.

Die methodologischen Probleme der Naturwissenschaft betreffen die Frage, welche Mittel, Einstellungen und Methoden dem aktuellen Stand wissenschaftlicher Erkenntnis angemessen sind. Die Wahl der Methode bestimmt oft das Ergebnis einer Untersuchung, da dieselben Fakten unterschiedlich interpretiert und widersprüchliche Schlussfolgerungen gezogen werden können. Eine zutreffende Erkenntnis wird nur bei adäquatem Zugang zum Untersuchungsobjekt erzielt. Die Suche nach diesem Zugang ist das Hauptziel der Methodologie. Sie stützt sich dabei auf das allgemeine Weltbild, um die Bedingungen für die gesetzmäßige Entwicklung der Realität und die daraus abgeleiteten Formen praktischen und theoretischen Handelns zu bestimmen.

Methodologische Prinzipien legen Ideale und Normen der Forschung fest, entsprechend dem Verständnis von Welt und der jeweiligen Disziplinartheorie. Der präskriptive Charakter eines methodologischen Prinzips (z. B. Systematik) ergibt sich aus der Kontinuität und semantischen Kohärenz des gesamten Wissensbestands der Wissenschaft.

Methodologische Prinzipien werden auf drei Ebenen gebildet: der weltanschaulichen (theoretisch-erkenntnistheoretischen), der theoretischen (in einem konkreten Fachgebiet) und der empirischen Ebene.

Auf der weltanschaulichen Ebene entsteht der gnoseologische (erkenntnistheoretische) Grundsatz, der die Art der kausalen Zusammenhänge festlegt und den allgemeinen Ansatz zur Untersuchung von Phänomenen vorgibt. Im Rahmen der weltanschaulichen Grundannahme, die aufzeigt, wie die Welt aufgebaut ist, gibt der gnoseologische Grundsatz Hinweise darauf, wie ein erstes Bild des Untersuchungsobjekts zu entwickeln ist. Beispielsweise bestimmte der Unterschied der weltanschaulichen Grundannahmen im Mittelalter und in der Neuzeit auch die Unterschiede in den erkenntnistheoretischen Grundsätzen. Wenn die Welt von Gott geschaffen und als einheitlich betrachtet wird, muss sie der Vorsehung gehorchen. Daraus folgt der teleologische Grundsatz bei der Erklärung von Phänomenen: die letzte Ursache liegt im Willen Gottes. In der Neuzeit werden zwei Grundlagen der Welt anerkannt – die natürliche und die göttliche. Einerseits wirken in der Welt Naturgesetze, die vom Menschen erkannt werden können. Andererseits repräsentiert die ursprüngliche Gegebenheit von Raum und Zeit eine andere Wirklichkeit. Die Absolutheit des Raums wird als von Gott gegebenes Gefäß angesehen, in dem sich natürliche Prozesse abspielen, die auf das Prinzip äußerer (mechanischer) Wechselwirkung reduziert werden können. Dualismus und mechanistischer Determinismus bestimmten die erkenntnistheoretische Strategie der Naturwissenschaft bis ins 20. Jahrhundert.

Das Verhältnis einer konkreten Theorie zur Philosophie und Methodologie ist vielschichtig. Konkrete Wissenschaften entwickeln ihre eigene Methodologie, deren Verbindung zur weltanschaulichen, philosophisch-methodologischen Ebene oft nicht offensichtlich ist und meist implizit – als selbstverständlich angenommene Grundlage – vorhanden ist. Für die Naturwissenschaft ist ein solches Fundament beispielsweise die Materialität der Welt sowie die Objektivität von Raum und Zeit. Gelegentlich wird der weltanschauliche Kontext sogar völlig ignoriert (als wertlos für die positive Wissenschaft). Doch das intuitive Empfinden, dass bestimmte Ideen „in der Luft liegen“, sowie der Vergleich des erkenntnistheoretischen Grundsatzes einer kulturellen Epoche mit der Entwicklung konkreter Theorien in speziellen Wissensgebieten, deutet auf das Vorhandensein einer solchen Verbindung hin.

Im Prozess der Integration moderner naturwissenschaftlicher und technischer Erkenntnisse, bei der Lösung globaler Probleme und der Bewertung umfangreicher soziotechnischer Innovationsprojekte spielen interdisziplinäre methodologische Grundsätze und Prinzipien eine Schlüsselrolle. Darüber hinaus basieren die für unser Jahrhundert charakteristischen problemorientierten Wissenschaften nicht auf einer grundlegenden Theorie, sondern auf einer allgemeinen Methodologie.