Zerstört Wissen Natur?

Gebhard Grübl
Institut für Theoretische Physik der Universität
Technikerstr. 25
A-6020 Innsbruck, Austria


 

Erweiterungen des Spielraums für menschliches Denken und Handeln, die durch Zunahme von Wissen über die Natur stattfinden, wurden bisher überwiegend euphorisch aufgenommen. Durch Schaffung künstlicher Systeme waren Menschen über Jahrhunderte bestrebt, ihre Lebensweise zu verbessern. Nach und nach wurden diese Systeme jedoch derart komplex und daher unüberschaubar, daß unerwünschte Begleiterscheinungen begannen, den erzielten Nutzen zu verdecken, und manche Neuerung mehrheitlich in Summe als unvorteilhaft empfunden wurde. Auch regt sich mittlerweile der Verdacht, daß wir drauf und dran sind, Veränderungen unserer Lebensumstände herbeizuführen, deren Pferdefüße durch weitere technische Entwicklung nicht mehr so ohne weiteres zu überwinden sein würden. Die Angst vor einem Leben, umgeben von hochbegabten Automaten und in einer von Eingriffen entstellten Umwelt, hat einige dazu geführt, nicht mehr nur die Eingriffe selbst, sondern ihre allgemeine geistige Basis, die Naturkunde, als Ursache der Umweltzerstörung zu diagnostizieren.

Ich halte diese Diagnose für falsch und gefährlich, denn sie verstellt den Blick auf die wahren Gründe für das Entstehen künstlicher Systeme zweifelhaften Nutzens. Diese Gründe sind meines Erachtens in uns allen zu finden. Es sind Gier, Bequemlichkeit und mangelndes Wissen, aber sicherlich nicht ein Zuviel an Wissen. Sollen in Hinkunft lange Gesichter über unerwünschte Nebenwirkungen neuer Technologien vermieden werden, so müssen wir uns viel wahrhaftiger und unter Aufbietung all unseres Wissens darüber Klarheit verschaffen, mit welchem Verlust an Lebensqualität wir für einen anderweitigen Gewinn derselben werden bezahlen müssen. Weiters ist die Verantwortung für technische Entwicklungen realistischer zu beurteilen: Sie ist auf sehr viele Instanzen verteilt. Daher ist zur Vermeidung von Fehlern viel mehr Umsicht auf vielen gesellschaftlichen Ebenen nötig, als dies bequeme Denunziation von Naturkunde als Quelle der "Weltzerstörung" glauben macht.

Unter den Anhängern dieser Weltzerstörungs"theorie" kursieren diverse Vorschläge, wie der destruktiven Rolle der Naturkunde Einhalt zu gebieten sei. Sie reichen von der lapidaren Forderung nach Abschaffung von "westlicher Naturwissenschaft" bis zum Ratschlag, daß Naturforschung sich eines "nichtlinearen und holistischen Denkens" bedienen möge, um endlich zu wahren Einsichten in die Natur zu gelangen und nicht länger ihre Kraft an künstlichen Systemen, die nicht Teil der Natur seien, zu vergeuden. Indem ich nun versuche, ein realistischeres Bild von Naturkunde zu zeichnen, will ich "nichtlineares und holistisches Denken" als substanzlosen Philosophiekitsch brandmarken und der Forderung nach Abschaffung von Naturforschung entgegentreten. Wenn dieses Bild auch nur annähernd wahr ist, sollte klar sein, daß Naturkunde sehr viel zur Überwindung der gegenwärtigen Technikkrise beitragen kann. Und dies nicht nur mittels ihrer fachspezifischen Einsichten, sondern auch vermöge des Standards, den sie für vernunftgeleitetes Handeln setzt. Denn bereits geringfügige Beschäftigung mit Naturkunde formt den Charakter, indem sie nüchtern und zweiflerisch macht und zu schärferer Trennung von Dichtung und Wahrheit erzieht. Sie ersetzt blindwütig haltsuchenden Glauben in unüberprüfte Hypothesen durch die Vermutung, daß jede Ansicht über die Welt ein Produkt menschlicher Phantasie ist, und ihre Chance wahr zu sein, nur mit der Zahl erfolgloser Widerlegungsversuche, nicht aber mit der Zahl ihrer Vertreter wächst. Sie lehrt also: "nix ist fix!" (außer vielleicht Mathematik) und dementsprechend vorsichtig sollten wir uns verhalten.

Um das Thema, ohnehin weit genug, etwas schärfer zu umreißen, beschränke ich mich auf eine Diskussion der Physik. Für die vorliegende Problematik sollte dies keinen wesentlichen Verlust an Breite bewirken, da analoges zu anderen Zweigen der Naturkunde zu sagen ist.

 

Wie ensteht Physik?

Physik ist das riesige Konglomerat aus Beschreibungen von Experimenten, Beobachtungsprotokollen und den zugehörigen Theorien, die sich einem gewissen Teilaspekt der Wirklichkeit zuwenden, wie etwa der Bewegung der leuchtenden Stellen am unbewölkten Nachthimmel, dem Fallen von Gegenständen, der Herstellung und Ausbreitung von Licht... Also: Die Physik selbst ist in unseren Köpfen und somit Teil unserer Ideenwelt. Den Gegenstand der Physik hingegen denken wir uns besser als außerhalb userer Köpfe befindlich und unabhängig von unseren Ideen. (Die Behauptung, daß Quantenphysik eine Trennung zwischen Subjekt und Objekt nicht kenne, gehört vorläufig nicht zum einigermaßen gesicherten Bestand der Physik. Sie basiert auf der Vermutung, daß eine konsistente Interpretation der Theorie eines Tages nur unter Einbeziehung des wahrnehmenden Beobachters entstehen wird. Diese Auffassung erntet jedoch durchaus ernstzunehmenden Widerspruch. So ist ihr etwa der wunderbare englische Physiker J. S. Bell mit viel Geist entgegengetreten. Er suchte durch viele Jahre nach einer Version der Quantenphysik, die mit einer übersichtsstiftenden Subjekt - Objekttrennung ihr Auslangen findet. [J. S. Bell,Speakable and unspeakable in quantum mechanics, Cambridge 1987])

Wer will, kann sich unter Physik ein riesiges, durchaus in sich widerspruchsvolles Buch vorstellen, wenngleich viele physikalische Rezepturen implizit durch Handeln und nicht explizit in Wort und Schrift tradiert werden.

Wann wächst der Umfang des Buches Physik? Dies geschieht immer dann, wenn überschaubare "Teile der Welt" entdeckt, deren Regelmäßigkeiten protokolliert und mittels Theorien zueinander in einen gedanklichen Zusammenhang gestellt werden. Solche "Teile der Welt" heißen Systeme. Sie sind eher als thematische Ausschnitte der Welt denn als raumzeitliche zu verstehen. Die von populären Darstellungen der Elementarteilchenphysik genährte Vorstellung, daß Physik ausschließlich von "Bruchstüken" der Welt handelt, ist unangebracht, wie das Beispiel der Himmelsmechanik zeigt.

Durch Synthese der Gesetzmäßigkeiten mehrerer Systeme findet ein weiteres Wachstum der Physik statt: Komplexere Systeme werden so unserem Verständnis erschlossen. Immer jedoch werden auch die komplexesten verstandenen Systeme nur einen winzigen Teilaspekt der Welt widerspiegeln und wir werden nie die Welt als Ganzes verstehen.

Wie wird ein System geschaffen? Die von selbst in unserer Umgebung ablaufenden Vorgänge und vorliegenden Sachverhalte sind nur selten von einer für uns sichtbaren Regelmäßigkeit. Daher greifen wir steuernd ein, um Sachverhalte zu schaffen und Vorgänge stattfinden zu lassen, auf die wir hoffnungslos lange warten müßten, wollten wir sie ohne unser Zutun zu sehen bekommen. Für gewöhnlich bestehen unsere Eingriffe in der Verringerung der Anzahl variabler Größen natürlicher Systeme (ich nenne es das Einfrieren von Freiheitsgraden) und dem Ausschalten von Wechselbeziehungen (ich nenne es das Abschirmen). Das Einfrieren kommt etwa beim Experimentieren mit gereinigten Materialien zum Ausdruck, oder bei der Durchführung von Stoßvorgängen mit starren Körpern, oder auch im Tieftemperaturexperiment. Das Abschirmen reicht vom Vakuumexperiment bis zum Astronomen, der sein Fernrohr auf einem Hügel fernab bewohnter Gebiete postiert, um dem Lichtsmog der Städte zu entgehen. Klarerweise ist jedes System Teil der Natur. Es wird halt durch unser Zutun realisiert und ist genauso Teil der Natur, wie wir selbst es sind.

Die größten Wachstumsschübe erlebte die Physik durch Entdeckung und Studium massiv manipulierter Systeme. Solche nehmen vielfach wegen ihrer Durchschaubarkeit einen weitaus bedeutenderen Platz im Gefüge der Physik ein als jene, die uns die Natur augenfällig in den Weg legt. Als Beispiel sei die Regelmäßigkeit angeführt, die sich offenbarte, als man die Fallzeiten von Körpern in luftleeren Gefäßen untersuchte. Eine Stahlkugel und ein Papierschnitzel, in einem evakuierten Gefäß der Anziehung der Erde ausgesetzt, bilden ein manipuliertes System. Es hat die wundersame Eigenschaft, daß Papierschnitzel und Stahlkugel gleich lange brauchen, bis sie am Gefäßboden ankommen. Die im "natürlichen" System vorhandene Luft bringt zusätzliche Vorgänge beim Fallen der Körper ins Spiel, die den erstaunlichen Sachverhalt einer körperunabhängigen Schwerebeschleunigung maskieren. In einem weiteren Schritt erst wird dann ein Verständnis des Einflusses von Luft auf fallende Gegenstände angestrebt, das letztendlich - zumindest für Körper mit einfachen Formen - zur quantitativen Erklärung der alltäglich zu beobachtenden Fallzeiten führt.

Massiv manipulierte Systeme bringen gelegentlich auch unmittelbaren Fortschritt der Physik unmanipulierter Systeme. So schaffte das System fallender Körper im luftleeren Raum Verständnis der Planetenbewegung: Planeten werden als Körper aufgefaßt, die unter dem Zug der Schwerkraft die Sonne im luftleeren Raum "um-fallen". Die Gesetze der Mechanik sagen dann, daß ein Körper im Abstand der Venus für einen Sonnenumlauf 225 Erdentage benötigt, und tatsächlich tut Venus das. Das ist erheblich mehr als das reine Feststellen der Umlaufzeiten der Planeten. Also ist es unwahr, daß manipulierte Systeme nichts über die von uns unbeeinflußte Natur lehren.

Systeme liegen nicht offen zutage. Vielmehr bedarf es zahlreicher mühsamer und scheinbar erfolgloser Untersuchungen, bis ein durchschaubares und lehrreiches System entdeckt wird. Treffender ist es zu sagen, das System wird geschaffen, da in einem mehr oder weniger starken Ausmaß unser Zutun zur Herausbildung eines Systems nötig ist. Unsere Aktivität bei der Konstituierung von Systemen reicht vom (oft unbewußten) Ausfiltern von Wahrnehmungen, die uns unwesentlich für eine gewisse Problematik erscheinen, bis zur künstlichen Herstellung von Sachverhalten.

Eine großspurig holistisch genannte Strategie, die vorgibt, alle Zusammenhänge der Welt zu berücksichtigen, kann es aufgrund der begrenzten Denkkapazität unserer Köpfe nicht geben. Mit dieser Tatsache sollten wir uns abfinden und auf der Hut sein: Wer vorgibt, alles zu verstehen, hat in Wirklichkeit nichts verstanden. Vielmehr sollten wir uns der Begrenztheit unseres Wissens bewußt sein und jeder physikalischen Erkenntnis mit der gehörigen Skepsis gegenüberstehen. (Unsere Taktik der Konzentration auf Teilaspekte, die wir auch im alltäglichen Leben ständig anwenden, ist vermutlich evolutionär zu erklären: Ein neuronales System, das alle Reize, wichtige wie unwichtige, gleich verarbeitet, ist einem, das Prioritäten setzt, im Mittel unterlegen.)

Um das zweite Epitheton ornans des "neuen Denkens", die vielgepriesene Nichtlinearität, ist es nicht besser bestellt. Beim gegenwärtigen Stand der Hirnforschung läßt sich wohl kaum überhaupt formulieren, was lineares im Gegensatz zu nichtlinearem Denken ist. Dazu bräuchten wir ein Modell der Denkvorgänge. Tatsächlich gemeint ist in diesem Zusammenhang ohnehin meist etwas anderes. Nämlich die Linearität der Gleichungen zur Modellierung eines Systems. Der Physik sind nichtlineare Modellgleichungen seit Jahrhunderten geläufig, und der begrenzte aber doch vorhandene Nutzen linearer Modelle ist wohl bekannt. So ist bereits das Newtonsche Modell eines einzigen um ein Zentralgestirn fallenden Planeten von einer nichtlinearen Bewegungsgleichung beherrscht. Oder glaubten etwa die Astronomen bis in unsere Tage der pseudowissenschaftlich herausgeputzten Gegenaufklärung, daß bei Verdopplung des Abstands zwischen Sonne und Planet sich auch die Umlaufzeit verdoppelt?

 

Warum schreiben einige Menschen am Buch der Physik?

Diese Frage aus dem Bereich der Motivationsforschung kann wahrscheinlich nur auf eine recht seichte Art beantwortet werden: Die Motive sind vielfältig und umfassen wohl in den meisten Fällen eine Mischung von Helfersyndrom, intellektuellem Interesse an der Welt, außergewöhnlichem Rätsellösungstrieb, Ehrgeiz, Eitelkeit, Machtstreben, Habgier... Natürlich hat die Motivation neben vielen anderen Faktoren Einfluß darauf, an welchem Kapitel der Physik jemand mitschreibt, und damit auf den Umfang der einzelnen Kapitel.

Wenn auch die Motivation die Themenauswahl einer Person beeinflußt, so ist sie doch an deren Ergebnissen kaum mehr auszumachen: Nach den erforderlichen klärenden Kontroversen stimmen ein Rassist und ein Philanthrop, sofern sie ein und dieselbe präzis formulierte Frage beantworten, überein. Es ist halt schwer, über Zeigerstellungen und über die Korrektheit einer Rechnung längerfristig uneins zu sein. Natürlich kommt es vor, daß zwei konkurrierende, einander widersprechende Theorien dauerhaft nebeneinander existieren, und keine Einigung darüber erzielt wird, welche der beiden einmal zu einem besseren Verständnis führen wird. Es sind dies Dispute über noch ungeschriebene Kapitel der Physik. Derartige Dispute sind daher nicht Teil der etablierten Physik, sondern Teil des Entstehungsprozesses neuer Physik, also für die Beteiligten das wohl Interessanteste ihrer Beschäftigung.

 

Physik als Werkzeug

Vielfach wurde im Lauf der Geschichte der jeweils existente Inhalt des Buches Physik dazu genützt, gewisse Ziele effektiver zu erreichen. In jüngster Vergangenheit wurden auch einige Kapitel der Physik eigens im Hinblick auf außerphysikalische Ziele geschrieben. Bei aller Wertschätzung für viele dieser Kapitel bleibt jedoch unübersehbar: Logisch weitreichende, zentrale Physik entstand dabei nicht. Letztere entsteht, wenn eine Physikerin sich hauptsächlich von ihrem Interesse an der inneren Logik der Physik leiten und nicht von Fragen nach technischer Verwertung ablenken läßt. Daß dabei viel Ausschuß anfallen muß, ist schmerzlich, aber klar. Längerfristig ist es aber zentrale Physik, die wegen ihrer starken Ausstrahlung in andere Zweige der Physik unsere technische Kultur nachhaltig verändert. Meist liegt allerdings zwischen der Entstehung eines zentralen Kapitels und seiner Nutzung große zeitliche und gedankliche Distanz, was bewirkt, daß zu einem Ausmalen der technischen Konsequenzen unsere Phantasie nicht ausreicht.

In anwendungsnahen Zweigen der Physik lassen sich Einsatzmöglichkeiten wenigstens erahnen. Die gegenwärtig vor sich gehende Entwicklung leistungsfähiger Datenverarbeitungsgeräte etwa bedroht uns einerseits mit einem Überwachungsstaat, andererseits ermöglicht sie effektivere Gesundheitsversorgung, Verbrechensbekämpfung, Verwaltung, .... Einen mehrheitlich akzeptierten Weg der Nutzung dieses Potentials zu finden, ist Sache einer breiten Öffentlichkeit und nicht der Physiker. Diese können bestenfalls neben Juristen, Informatikern, Ökonomen, ... die Öffentlichkeit bei ihrer Nutzen - Risikoabwägung über technische Möglichkeiten informieren.

Natürlich passiert es bei der Verwertung von Physik zu gesellschaftlichen Zwecken immer wieder, daß Aspekte, die sich später als wichtig erweisen, übersehen werden. Die Gesellschaft wird daher gut daran tun, bei Nutzung einer neuen Technologie möglichst viele davon berührte Zusammenhänge zu klären, wenngleich es eine Garantie gegen Schildbürgerstreiche nie geben wird. In diesem Bereich muß viel mehr als bisher aufgewendet werden. Die Abklärung von Zusammenhängen wird jedoch immer in einem Wechselspiel von analytisch- synthetischem Vorgehen erfolgen müssen, um effektiv zu sein. Dazu ist eine funktionierende Arbeitsteilung zwischen Spezialisten und undetailliert aber breit ausgebildeten Übersichtshaltern nötig. Halbgebildete Wichtigtuer, eigennützige Scharlatane und wortgewaltige Gschaftlhuber sind dabei leider rasch zur Stelle. Sie sind sorgsam zu enttarnen und fernzuhalten.

Soll Physik genutzt werden, drängt sich natürlich ein Wertmaßstab auf, an dem die Kapitel der Physik gemessen werden können: Wieviel trägt ein Kapitel zur Realisierung eines gesteckten Zieles bei? Überhaupt kann eine Wertung der Physik nur von außerhalb geschehen und hängt von den Zwecken ab, denen die Wertung untergeordnet ist. Herr Karl etwa würde die Kapitel der Physik unter dem ausschließlichen Gesichtspunkt der Signalreinheit seines Satellitenempfängers bewerten. Andere würden vom Prinzip der weltweiten Hebung der Lebensdauer ausgehen. Ein Schöngeist wiederum würde Lust durch Erkenntnis ins Spiel bringen. Diese Liste läßt sich beliebig verlängern. Jedenfalls scheint klar, daß es keinen der Physik immanenten Wert gibt, und daß Physik in diesem Sinn wertfrei ist.

 

Die Verantwortung der Physiker für die Folgen der Physik

Bei funktionierender gesellschaftlicher Kontrolle über neue Technologien sollte ein Physiker sorglos seine Konzentration auf Physik richten können und etwa die Frage, ob alle Telefonapparate mit einem zentralen Datenspeicher verbunden werden sollen, der Bevölkerung überlassen, während er sich ihrer technischen Realisierung hingibt. Dieser ideale Zustand liegt leider in vielen Ländern der Erde nicht vor, und natürlich macht sich ein Physiker schuldig, sobald ihm gemeingefährliche Ziele seiner Auftraggeber bekannt sind, oder falls er Zweifel an der Urteilskraft der Bevölkerungsmehrheit hat. Insofern kann sich ein Physiker der Verantwortung für seine Kreationen nicht entziehen.

Selten ist jedoch in der physikalischen Forschung so klar wie in obigem Beispiel, ob eine Entdeckung zum Guten oder Schlechten genützt werden wird. Bewußt menschheitsgefährdende Auftragsforschung ist untypisch für die Entstehung interessensmotivierter Kapitel der Physik. Dort sind Anwendungen beider Sorten meist nur zu erahnen. Wer aufgrund der Tatsache, daß manches Kapitel der Physik nach Jahren zur Realisierung inhumaner Ziele genutzt wird, eine Schuld der Physiker sieht, der müßte auch die Urgroßeltern Hitlers für die Verbrechen des Naziregimes verantwortlich machen.

Wer aus Furcht vor schlechter Nutzung verlangt, daß keine Physik mehr geschrieben werden soll, der müßte auch die Löschung der heute existenten Physik aus unseren Köpfen, also zumindest Bücherverbrennung, fordern. Dies ist etwa so schlau, als wollte man alle Messer mit der Begründung aus dem Verkehr ziehen, daß jedes Jahr einige Messer zum Mordinstrument werden. Selbstzerstörerisches Verhalten der Menschen ist wohl anders zu verhindern, als durch allgemeinen Verzicht auf unser Denkwerkzeug, denn diese Strategie führt mit Garantie herbei, was sie abwenden soll.


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