Philosophie der Technologie und der Technischen Wissenschaften

Grundlegende Konzepte der Beziehungen zwischen Wissenschaft und Technik

Besonderheiten idealer Objekte der technischen Theorie

Wie in den Naturwissenschaften nehmen auch in der Technik ideale Schemata und abstrakte Modelle eine zentrale Stellung ein. Idealisierte Modelle werden in den Wissenschaften sowohl auf empirischer als auch auf theoretischer Forschungsebene genutzt.

Ideale Schemata stellen eine Zusammenstellung abstrakter Objekte dar, die einerseits auf die Anwendung des entsprechenden mathematischen Apparats und andererseits auf den gedanklichen Versuch, also die Planung möglicher experimenteller Situationen, ausgerichtet sind.

Diese Schemata spiegeln einerseits die für die jeweilige Theorie interessanten Eigenschaften realer Objekte wider und dienen andererseits als operative Mittel, um diese Objekte idealisiert darzustellen. Dies kann praktisch im Experiment umgesetzt werden, indem störende Einflüsse auf technischem Wege beseitigt werden. Diese Abstraktion von Störungen in einem technisch hergestellten Objekt macht es zu einem abstrakten Objekt und zu einem speziellen Operationsobjekt, das in bestimmter Hinsicht das reale Objekt ersetzt, mit dem verschiedene mathematische Operationen und Transformationen durchgeführt werden.

Abstrakte Objekte der Technikwissenschaften weisen mehrere besondere Eigenschaften auf:

1. Sie sind vor allem homogen, im Sinne, dass sie aus einem festen Satz standardisierter Bausteine der Technikwissenschaft nach bestimmten "Montageregeln" zusammengesetzt sind. So sind in der Elektrotechnik Kapazitäten, Induktivitäten und Widerstände typische Bausteine; in der theoretischen Nachrichtentechnik Generatoren, Filter und Verstärker; in der Mechaniktheorie verschiedene Arten von Gliedern, Getrieben, Ketten und Mechanismen. Damit zeigen sich abstrakte Objekte der technischen Theorie nicht nur als Symbole für "reine" Eigenschaften, sondern als technische Detailvorrichtungen, die diese Eigenschaften verkörpern. Der deutsche Wissenschaftler und Ingenieur Franz Relo hatte das Ziel, eine technische Theorie zu entwickeln, die nicht nur das Funktionsprinzip bestehender Mechanismen erklärt, sondern auch die Schaffung neuer erleichtert. Dazu führte er eine detailliertere Zerlegung des Mechanismus durch, als es seine Vorgänger getan hatten. Relo entwickelte das Konzept des kinematischen Paars, wobei die Bestandteile des Paares als Elemente bezeichnet wurden. Mit zwei solcher Elemente können verschiedene Bewegungen ausgeführt werden. Mehrere kinematische Paare bilden ein kinematisches Glied, mehrere Glieder eine kinematische Kette. Ein Mechanismus wird somit theoretisch als geschlossene kinematische Kette erzwungener Bewegung dargestellt, bei der ein Glied fixiert ist. Aus einer Kette können daher so viele Mechanismen abgeleitet werden, wie sie Glieder enthält. Dieses Aufbauprinzip ist spezifisch und notwendig für die Technikwissenschaft, da die Objekte einerseits aus einem festen Satz von Elementen und andererseits aus einem begrenzten Satz von Montagemöglichkeiten konstruiert sind. Jede Maschine kann als hierarchisch organisierte Kette von Gliedern, Paaren und Elementen dargestellt werden. Dies gewährleistet die Entsprechung der abstrakten Objekte zu den Konstruktionskomponenten realer technischer Systeme und ermöglicht deren deduktive Transformation auf theoretischer Ebene.
2. Schematische idealisierte Darstellungen (theoretische Modelle) werden häufig, insbesondere in den technischen Wissenschaften, grafisch dargestellt. Ein Beispiel sind die elektrischen und magnetischen Feldlinien, die von M. Faraday als Schema elektromagnetischer Wechselwirkungen eingeführt wurden. In der modernen Physiktheorie muss eine solche schematische Darstellung nicht zwingend grafisch sein. In der Technik spielen solche grafischen Darstellungen jedoch eine wesentlichere Rolle. Technische Theorieschemata sind stets auf menschliche Tätigkeit ausgerichtet, die räumlich-gegenständlich organisiert ist und auf Papier als Linien- und Symbolkomposition übertragen werden kann.
3. Theoretisches und empirisches Wissen sind in den technischen Wissenschaften eng miteinander verknüpft: Technische Theorie muss zwingend auf praktische Ingenieurempfehlungen übertragen werden. Dies geschieht durch Regeln der Entsprechung und des Übergangs zwischen verschiedenen Modell-Ebenen. Die Frage der Interpretation und empirischen Begründung wird in der Technik als Realisierungsproblem formuliert. Daher spielt die Entwicklung von Methoden zur Übertragung theoretischer Ergebnisse in die Ingenieurpraxis eine zentrale Rolle, ebenso wie die Festlegung einer klaren Entsprechung zwischen den abstrakten Objekten der technischen Theorie und den Konstruktionskomponenten realer technischer Systeme.
4. Eine Besonderheit der technischen Wissenschaften besteht darin, dass ingenieurmäßige Tätigkeit in der Regel den Experimentcharakter ersetzt. Experimente sind dabei selbst ingenieurmäßige Tätigkeiten und dienen nicht nur der Gewinnung oder Bestätigung neuen Wissens, sondern auch dem Ziel theoretischer technischer Entwicklungen. In dieser Ingenieurtätigkeit wird die Angemessenheit theoretischer Schlussfolgerungen überprüft und neuer empirischer Stoff gewonnen.