Philosophie der Naturwissenschaften

Gegenstand und Problemkreis der Philosophie der Naturwissenschaft

Grundmodelle naturwissenschaftlicher Erklärung

In der modernen Naturwissenschaft sind die methodologischen Aspekte wissenschaftlicher Forschung am deutlichsten in den Problemen der Angemessenheit von Grundmodellen kausaler Erklärungen ausgeprägt. Man unterscheidet lineare, statistisch-wahrscheinlichkeitsbasierte und nichtlineare Erklärungsmodelle, die sich in der Form des Determinismus und des prioritären Gesetzes unterscheiden und mit drei historischen Typen wissenschaftlicher Rationalität korrespondieren: der klassischen (Mechanismus), der nichtklassischen (Relativismus) und der postklassischen (Holismus).

Die postklassische Methodologie der Naturwissenschaft zeichnet sich durch eine Erweiterung des Kausalitätsbegriffs aus. Die moderne Naturwissenschaft arbeitet mittlerweile mit mindestens fünf Modellen zur Erklärung kausaler Zusammenhänge: dem dynamischen („deterministischen“) Modell auf Grundlage wirkender Kräfte, dem statistischen („indeterministischen“) Modell, das Zufälligkeit in die Kette von Ursache und Wirkung einbezieht, dem teleonomischen Modell (das die Bewegung eines Systems zu einem Endzustand betrachtet), dem teleologischen (zielgerichteten) und dem synchronischen Modell, das die Fundamentierung wiederkehrender Ereignisse hervorhebt.

Das teleonomische Erklärungsmodell betrachtet verschiedene Wege der Systementwicklung zu einem Endzustand (z. B. das Rollen einer Kugel einen Abhang hinunter, erklärt durch das Energieerhaltungsgesetz). Ein weiteres Beispiel ist die Entwicklung nach einem vorgegebenen Programm (Instinkt, genetischer Code). Die Vorstellung teleonomischer Prozesse wurde in den Naturwissenschaften durch den Biologen Ernst Mayr verbreitet, der Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen teleomatischen, teleonomischen und teleologischen Prozessen herausstellte. Gemeinsam ist allen drei Prozessarten die Ausrichtung auf einen bestimmten Endzustand. Teleomatische Prozesse sind passiv und werden automatisch von äußeren Kräften oder Umständen reguliert (z. B. der Fall eines Steins in eine Schlucht unter Gravitationseinfluss). In teleonomischen Prozessen wird das Erreichen des Endzustands von einem in ihnen eingebetteten Programm gesteuert; der Endzustand ist dabei nicht die wirkende Ursache, z. B. die Entwicklung eines Organismus nach einem genetischen Programm. In teleologischen Prozessen hingegen ist der Endzustand die wirkende Ursache. Teleologische Prozesse sind nicht nur auf einen Endzustand ausgerichtet, sondern zielgerichtet.

Die Wurzeln des Synchronismus als neuem Verbindungstyp (im Gegensatz zu notwendiger Ursache oder bloßem Zufall) finden sich in der analytischen Psychologie C.-G. Jungs. Bei der Untersuchung der menschlichen Psyche erkannte er, dass die Begriffe von Kausalität und Zufall nicht ausreichen, um sie zu erklären; entscheidend ist das wiederholte Zusammentreffen von Ereignissen. Das synchronische Erklärungsmodell wird in der modernen Kosmologie (A. Linde) entwickelt. In Ökologie und Soziobiologie wird dieses Modell durch das Prinzip der Koevolution vertreten.

Tabelle: Historische Typen wissenschaftlicher Rationalität

Typ wissenschaftlicher Rationalität	Inhalt wissenschaftlicher Rationalität	Grundmodell kausaler Verbindung	Form des Determinismus	Mathematischer Apparat	Grundlegende Theorie
Klassischer Typ (Mechanizismus) XVII–XIX – Anfang XX Jh.	Mathematische Beschreibung, Begründung durch logischen Beweis und experimentelle Überprüfung	Lineares Modell, dynamisches Gesetz, Prinzip der Superposition der Kräfte, Möglichkeit exakter Berechnung und Vorhersage	Mechanistischer Determinismus (eindeutige Ursache-Wirkungs-Verbindung)	Analytische Geometrie, Differential- und Integralrechnung	Klassische Mechanik, klassische Theorien der Physik
Nichtklassischer Typ (Relativismus) Mitte XX Jh.	Betonung der Wahrscheinlichkeit, statistische Methoden	Statistisch-wahrscheinlichkeitsbasiertes Modell, Kombination dynamischer und statistischer Gesetze, Möglichkeit genauer Prognosen	Statistischer Determinismus (nicht starre Ursache-Wirkung-Verbindung)	Wahrscheinlichkeitstheorie	Statistische Physik, Relativitätstheorie, Quantenmechanik
Postklassischer Typ (Holismus) Ende XX–XXI Jh.	Betonung nichtlinearer, systemischer Zusammenhänge, makrodeterminierte Prozesse	Nichtlineares Modell, Prinzip systemischer Kausalität, Wahrscheinlichkeit des Gesetzes, probabilistische Zustandsvorhersage	Wahrscheinlichkeitsbasierter Determinismus, Relativität von starren und flexiblen Kausalmechanismen	Katastrophentheorie, Theorie der Selbstoszillationen	Nichtgleichgewichts-Thermodynamik, Theorie der Selbstorganisation

Status des Untersuchungsobjekts

Typ wissenschaftlicher Rationalität	Status des Objekts	Beschreibung des Objekts
Klassischer Typ	Materieller Körper, materielle Punktmasse	Mathematische Berechnung des Zustands in Koordinaten, Zeit, Masse, Impuls (x, y, z, t, m, p)
Nichtklassischer Typ	Materieller Punkt, makroskopisches Objekt (z. B. ideales Gas im thermodynamischen System), Quantenobjekt (Mikroteilchen)	Statistische Verteilung, Makrocharakteristika (thermodynamische Parameter: t, p), Trennung und Kombination klassischer (dynamischer) und quantenmechanischer (wahrscheinlichkeitsbasierter) Beschreibungsschemata
Postklassischer Typ	Offenes System (dissipativ), dynamisches System mit determiniertem Chaos	Phasenporträt des Systems, Bifurkation, Attraktor, Nichtlinearität, Evolution, systemische Methodologie