Philosophie der Naturwissenschaften

Ideale und philosophische Probleme der theoretischen Naturwissenschaft

Prinzipien des Aufbaus logisch strenger Theorien

Der neue Stil wissenschaftlichen Denkens, der sich in der Naturwissenschaft zu Beginn des 20. Jahrhunderts herausbildet, zeichnet sich durch einen besonderen inhaltlich-formalen Ansatz bei der Beschreibung und Verallgemeinerung experimenteller Fakten aus. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft werden Anforderungen an die logische Strenge der aufgestellten Konzepte und Theorien, die Formulierung eingeführter Begriffe, die Aufstellung wissenschaftlicher Probleme sowie die Methoden zur Begründung und Überprüfung von Hypothesen formuliert.

Der Standard einer logisch strengen Theorie wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts in der Mathematik entwickelt. Sein Inhalt lässt sich durch folgende Grundsätze beschreiben:

1. Jede (mathematische oder physikalische) Theorie beschäftigt sich mit einem oder mehreren Mengen von Objekten, die entsprechend idealisiert, formal-mathematisch dargestellt und durch bestimmte Beziehungen miteinander verknüpft sind, die ebenfalls formal dargestellt werden (z. B. in Form von Funktionen).
2. Die grundlegenden Eigenschaften der Objekte und die Prinzipien ihrer Beziehungen werden in Form von Axiomen (in der Mathematik), Postulaten, Gesetzen oder Prinzipien (in der Physik, z. B. das Energieerhaltungsgesetz, das Relativitätsprinzip) formuliert.
3. Die Theorie muss auf jedes System von Objekten anwendbar sein, für das die Beziehungen festgelegt werden, die das System von Axiomen oder Grundprinzipien erfüllen, auf dem die Theorie basiert.
4. Eine Theorie kann als logisch streng aufgebaut gelten, wenn bei ihrer Entwicklung alle neuen Objekte, deren Eigenschaften und die Beziehungen zwischen ihnen formal aus den Axiomen, Postulaten oder Prinzipien abgeleitet werden.

In der Physik zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt sich ein Bereich rein theoretischer Forschung. Dessen Gegenstand ist die Entdeckung und Analyse verborgener fundamentaler Eigenschaften und Beziehungen, die prinzipiell nicht direkt beobachtet werden, sondern nur indirekt in Erscheinung treten (als Folgen).

Das Ideal der theoretischen Naturwissenschaft im 20. Jahrhundert zeigt sich in der physikalischen Theorie, die folgende Merkmale aufweist:

• formale mathematische Sprache zur Beschreibung von Phänomenen;
• axiomatische Fundierung der Theorie in Form von Postulaten oder fundamentalen Prinzipien;
• deduktiver, hypothetisch-deduktiver Aufbau theoretischen Wissens;
• Entwicklung mathematischer Modelle, die das konzeptuell aufgebaute Wissen ausdrücken.

Die geometrischen Modelle, die für die Physik des vergangenen Jahrhunderts charakteristisch waren, werden durch formale, symbolische Konstruktionen ersetzt, in denen reale Prozesse gedacht werden. Die Postulate neuer Theorien sind nicht offenkundig. Die physikalische Realität erscheint in einer Weise, dass ihr Verständnis und ihre anschauliche Interpretation eine sehr schwierige Aufgabe darstellen.