Mittwoch, 29. Mai 2013

Information und Leben – die rätselhaften Zwillinge der Wissenschaftstheorie

Ein treuer Leser dieses Blogs bezeichnete mich neulich spaßeshalber als Wissenschaftstheoretiker. Wenn das keine Beschimpfung sei, hätte ich nichts dagegen, erwiderte ich. Anschließend präsentierte er eine Liste mit Namen von Wissenschaftstheoretikern, die mich sehr beeindruckten: Albert Einstein, David Hilbert, Karl Popper, Ernst Mach, Paul Lorenzen, C.F. von Weizsäcker, Jürgen Mittelstraß, u.a. Auf seiner Liste fehlte der Name Bernd-Olaf Küppers (*1944). Dass er auch dazu gehören sollte, wurde mir klar, als ich dieser Tage sein Buch ‚Die Berechenbarkeit der Welt‘ las, das im Jahre 2012 erschienen ist. Das Buch enthält neun Vorträge des Autors aus der Zeit von 1984 bis 2006 in überarbeiteter Fassung.

Küppers schneidet in diesem Buch viele Fragen an, die auch in früheren Einträgen dieses Blogs behandelt wurden. Um die Aussagen von Küppers zu diesen Ausführungen in Bezug zu setzen, will ich (Bertal Dresen, BD) die Besprechung des Buches in Form eines Gesprächs durchführen. Meine Gesprächspartner sind zwei frühere Kollegen, die bisher mit einer Vielzahl von Beiträgen diesen Blog bereichert haben. Hans Diel (HD) aus Sindelfingen hat sich bisher hauptsächlich zu Fragen aus der Physik geäußert. Peter Hiemann (PH) aus Grasse ist sehr an Fragen der Molekular-Biologie und Soziologie interessiert. Sie haben beide das Buch von Küppers mit Interesse gelesen. Im Folgenden geht es nicht darum, den Inhalt des Buches korrekt und vollständig wiederzugeben. Wir greifen nur die Themen heraus, die uns zum Nachdenken anregten.

Natur und Naturwissenschaft

BD: Man müsse die Natur als eine Menge von kommunizierenden, dynamischen Prozessen ansehen, nicht als statische Struktur, meint Küppers. Wo machen wir da gerne Fehler? Was folgt daraus?

HD: Wie Sie wissen propagiere ich schon seit einiger Zeit, dass der Prozessaspekt stärker in den physikalischen Theorien berücksichtigt werden muss. So wie es für die Beschreibung eines Computerprogramms nicht ausreicht, Formeln für das Verhältnis von Input zu Output anzugeben, so ist es auch bei gewissen Themen der Physik nicht ausreichend Formeln (Gleichungen, Axiome) betreffend der Zustandsänderungen zu geben.  In den Wissenschaften, die sich mit komplexeren Prozessen befassen (z.B. Biologie, Soziologie, Geschichte) ist das Ignorieren des Prozessaspektes noch weniger sinnvoll. Die Präferenz der Physiker für Formeln, Gleichungen und Axiome und die Ablehnung von prozess-basierten Beschreibungen ist durch zwei Punkte verursacht: (1) Formeln sind viel kompakter und schöner. (2) In den klassischen Physiktheorien (z.B. Newtons Mechanik) sind die Axiome und Formeln in der Tat ausreichend, um das dynamische Verhalten abzuleiten.

PH: Es gibt vermutlich mehrere Gründe, warum wissenschaftliche Ansätze zu wenig Aufmerksamkeit kommunizierenden, dynamischen Prozessen widmen. Institute verharren in eingefahrenen Denkansätzen. Sie kennen nicht die technologischen Möglichkeiten, dynamische Systeme zu modellieren. Viele Institute besitzen keine Ressourcen (weder Personen noch ausreichende Computerkapazität), um Computermodelle zu entwickeln.

BD: Eine ‚exakte‘ Wissenschaft könne nur Aussagen über Dinge machen, die sie vereinfacht, abstrahiert und idealisiert. Nicht über Dinge, wie sie wirklich sind; nicht über historische oder evolutionäre Ereignisse. Relativiert das die Naturwissenschaften?

HD: Ich sehe da drei unterschiedliche Punkte: (1) Vereinfachung und Idealisierungen bei Berechnungen. Selbst in Theorien, die (weitgehend) exakt verstanden sind (z.B. Newtons Mechanik), gibt es kaum Berechnungen, die ohne Vereinfachungen und Idealisierungen auskommen. (2) In dem Maß, wie Theorien durch Formeln und Gleichungen formuliert werden (siehe vorherigen Punkt) sind Idealisierungen unumgänglich. Bei Differentialgleichungen ist die Idealisierung inhärent. Solange man sich über die Implikationen der Idealisierung im Klaren ist, sollte dies jedoch kein Problem sein. (3) Bei Theorien zu historischen und evolutionären Ereignissen sind die Vereinfachungen und Idealisierungen erforderlich, um die Komplexität auf ein verständliches (und erträgliches) Maß zu begrenzen.

PH: Naturwissenschaften können keinen Anspruch geltend machen, im Besitz von absoluten Wahrheiten zu sein. Auch nicht im Besitz von Gesetzmäßigkeiten, die für alle Systeme Vorhersagen aller möglichen Systemzustände erlauben. Dynamische Systeme, die evolutionären Variationen und Selektionen unterworfen sind, produzieren sogar unvorhersehbare Änderungen eines Systems (Emergenz). 

BD: Hier möchte ich daran erinnern, dass sich Medizin und Ingenieurwissenschaften auch mit Heuristiken zufrieden geben, die in 80% der Fälle zum Erfolg führen. Die Naturwissenschaften verlangen jedoch 100% Kausalität, wohl wissend, dass sie nur über hypothetisches Wissen verfügen. Es gilt nur für Idealfälle und unter Randbedingungen und nur bis zum Widerruf.

Küppers meint, man müsse unterscheiden zwischen Kausalitätsprinzip und Kausalitätsgesetz. Was heißt das? Wie drückt sich ein Kausalitätsgesetz aus? Die Nicht-Linearität von Kausalbeziehungen führe zu Überbestimmung oder Chaos. Wie muss man sich das vorstellen? Ist deterministisches Chaos ein Oxymoron?

HD: Das Kausalitätsprinzip besagt, dass nichts ohne Ursache geschieht. Das Kausalitätsgesetz besagt, dass gleiche Ursachen auch gleiche Wirkung haben. Man sagt, dass nicht-lineare Differentialgleichungen zu chaotischem Verhalten führen. Inwiefern Nicht-Linearität zu Überbestimmung führen kann, verstehe ich nicht. Warum man „deterministisches Chaos“ nicht als Oxymoron betrachtet, hat den Grund, dass die Gleichungen und Formeln, die zu Chaos führen, deterministisch sind. Es sind die gleichen Formeln, die auch die nicht-chaotischen Fälle beschreiben. Das nicht-vorhersagbare (chaotische) Verhalten entsteht  durch die extreme Sensibilität bzgl. der  Anfangsparameter. Diese Sensibilität bzgl. der Anfangsparameter sabotiert die Berechenbarkeit.

Zu Küppers' Hinweis auf Gödels Theorie zur Berechenbarkeit: Auch wenn ich ein großer Bewunderer von Gödels Theorien bin (und damit stehe ich nicht alleine), sollte man darauf hinweisen, dass in der Praxis (z. B. bei der Erstellung von Software) die von Gödel entdeckte Nicht-Berechenbarkeit gewisser Funktionen kaum ein Problem ist. Durch Einschränkung des Anwendungsbereichs (z.B. kontext-freie Syntax) oder Unterscheidung von Spezialfällen lassen sich oft Probleme, die allgemein nicht-berechenbar sind, trotzdem berechnen. Dies ist Küppers möglicherweise nicht bekannt. Ich finde jedoch, dass Gödels Theorie der nicht-berechenbaren Funktionen nicht in den Kontext der Frage „Gibt es unlösbare Welträtsel?“ gehört. Auch wenn aus der Liste der „sieben Welträtsel“ mittlerweile nur noch zwei von Küppers als ungelöst eingeordnet werden, bedeutet dies nicht, dass die Wissenschaft nur noch zwei ungelöste Probleme hat. Mit dem Fortschritt der Wissenschaft ändert sich die Liste der offenen Fragen. 

Physik und Quantentheorie

BD: Küppers sagt (S. 24), die Physik erziele ihre Fortschritte, dadurch dass sie absolute Aussagen und Begriffe gegenüber relativen aufgibt. Wo ist das außerhalb der Relativitätstheorie noch der Fall?

HD: Neben der Relativierung von Raum und Zeit (von Küppers bereits erwähnt) könnte ich nur noch die folgenden Punkte als Relativierung sehen: Relativierung von Geschwindigkeit, Masse, und Energie (hängt alles mit der Relativierung von Raum und Zeit zusammen), "Relativierung" von Ort und Impuls durch die Quantenphysik, "Relativierung" von Vorhersagen (in Richtung Wahrscheinlichkeiten).

BD: Küppers meint, dass die Unbestimmtheit der Quantentheorie auf Unkenntnis von Gesetzen beruhen könne? Ist der Vorwurf begründet?

HD: Auch hier müssen zwei Themen unterschieden werden: (1) Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation, welche z. B. besagt, dass wenn der Ort eines Teilchens mit der Wahrscheinlichkeitsverteilung dx gegeben ist, dann ist der Impuls mit einer dazu „inversen“ Wahrscheinlichkeitsverteilung dp gegeben. Diese „Unbestimmtheit“ ist keine Unkenntnis. Sie ist vielmehr eine erstaunliche Erkenntnis. (2) Der Nicht-Determinismus der Quantenphysik wird schon seit 100 Jahren versucht durch bisher unbekannte („verborgene“) Parameter zu erklären. All diese Versuche sind bisher fehlgeschlagen. John von Neumann hatte einen mathematischen Beweis geliefert, dass der Nicht-Determinismus nicht durch verborgene Parameter erklärt werden kann. Später hat sich herausgestellt, dass von Neumanns Beweis unzulässige Annahmen enthält. Ich würde von einer etwaigen Unkenntnis an dieser Stelle der Quantenphysik keinen Vorwurf ableiten. Ich sehe andere mehr gravierende Punkte von Unkenntnis in der Quantenphysik (etwa die Interferenz) und sonstigen Physik.

Evolution und Leben

BD: Das Thema Evolution scheint allmählich für jedes naturwissenschaftliches Fachgebiet Relevanz zu haben. Es hat in der Biologie begonnen und erfasst jetzt auch viele andere Gebiete. Täuscht das?

PH: Die Evolutionstheorie ist kein metaphysisches Forschungsprogramm, sagt Küppers. „Die natürliche Selektion ist ein universales Naturprinzip, das unter bestimmten physikalischen Voraussetzungen auch im Bereich der Moleküle wirksam ist“. „Die Evolution besitzt einen nahezu unbegrenzten Spielraum von Möglichkeiten und es ist völlig ausgeschlossen, dass sie, vom gleichen Punkt ausgehend, zweimal denselben Weg durchläuft“.

Küppers benutzt den Begriff „Wirkungsgefüge“. „Organisierte Wirkungsgefüge, deren Dynamik auf die Erfüllung einer Funktion ausgerichtet ist, sind immer informationsgesteuert“. Vielleicht bezieht sich Küppers auf den von der Hirnforschung benutzten Begriff „Dynamisches Kerngefüge“ (Gerald Edelmann), mit dem das neuronale Phänomen Bewusstsein erklärt wird. Er beschreibt die permanente Rückkopplung zwischen dem Genom (DNA) und den Genprodukten (Proteine). „Diese Rückkopplung ist erforderlich, damit sich der Organismus sukzessiv aus dem Genom, d.h. seine inneren Organisationsstrukturen, entfalten kann. Damit die Kohärenz dieses Vorgangs gewährleistet ist, muss der Informationsaustausch zwangsläufig die Form einer Kommunikation haben.“ In einem Systemmodell, das auf fortlaufenden (auch rückbezüglichen) Kommunikationsprozessen zwischen Programmsystem – Interaktionssystem – Funktionssystem basiert (Luhmann), gibt Küppers Aussage zusätzliche Relevanz. Unter anderem erklärt sich darin der Unterschied zwischen „algorithmisch relevanter“ und „funktionell relevanter“ Information.

BD: Die Definition von Leben (Stoffwechsel, Selbstreproduktion, Mutabilität) sei in der Physik anders als in der Biologie, meint Küppers. Für Physiker sei Leben lediglich eine komplexe Ordnung, für Biologen dagegen spiele das Auftreten von Information die entscheidende Rolle. Wer hat Recht?

PH: Küppers bringt den Sachverhalt eines lebenden Systems auf die Formel: „Leben = Materie + Information“. Er postuliert: „Für alle Stufen der belebten Materie, vom Biomolekül bis zum Menschen, sind die allgemeinen Prinzipien der Erzeugung, Speicherung und Übertragung von Information essentiell.“ Er weist darauf hin, dass sich verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen auf Grund der Analyse einer gemeinsamen Struktur ergeben. „Der Physiker betrachtet z.B. primär thermodynamische Aspekte bei der Entstehung geordneter Strukturen. Der Molekularbiologe interessiert sich für Merkmale der belebten Materie, z.B. für die Tatsache, dass Lebensvorgänge informationsgesteuert sind. Der Zellbiologe wird die Zelle als autonome Lebenseinheit betrachten.“

BD: Ist es nicht so, dass jedes Fachgebiet sich einfach auf die Aussagen beschränkt, die es mit den ihm zur Verfügung stehenden Methoden und Begrifflichkeiten machen kann. In manchen Fällen, so bei den Themen Leben und Information, reicht das einfach nicht. Die Evolution gäbe es auch in der Physik. Stimmt das?

HD: Evolution im Sinne von (dynamischer) Weiterentwicklung von (komplexen) Systemen gibt es natürlich auch in der Physik. Evolution, wie sie in der  Biologie definiert ist, ist mir in der Physik nicht bekannt.

PH: Der Übergang von unbelebter zu belebter Materie sei fließend, meint Küppers. „Die Phase der chemischen Evolution unter präbiotischen Reaktionsbedingungen war durch die Vielfalt chemischer Verbindungen gekennzeichnet. Der entscheidende Schritt zur Entstehung von Leben ist die konvergente Phase der Selbstorganisation gewesen (Hyperzyklus nach Manfred Eigen).“ „Für die Ausbildung informationstragender Moleküle und Molekülsysteme ist die natürliche Auslese unverzichtbar, weil überhaupt nur auf diesem Wege Information entstehen kann.“ In den  Experimenten mit genetischem Material eines RNA-Virus, das Bakterien befällt (eines Phagen), konnte gezeigt werden, dass Evolution eines RNA-Virus auch mit  Verlust genetischer Information (Reduktion von Komplexität) einhergehen kann.

Naturgesetze und ihre Simulation

BD: Die Naturgesetze seien Differentialgleichungen, so heißt es. Sie setzten Anfangs- oder Randbedingungen voraus. Kennen Sie Beispiele mit konkreten Randbedingungen? Aus eigener Erfahrung weiß ich, dass außerdem Schrittweite und Zahlendarstellung sehr kritisch sein können. Was entspricht dem in der Natur?

HD: Beispiele für Randbedingungen (nur für bestimmte Differentialgleichungen) sind:  Die Energie darf keine negativen Werte annehmen; ein Wert im Nenner (z.B. Masse) darf nicht Null werden; die Wahrscheinlichkeit darf nicht größer als 1 werden; das betrachtete System muss abgeschlossen sein.  Ja, ich sehe, dass es so etwas wie den Einfluss von Schrittweite und Zahlendarstellung auch in der Natur gilt und, dass (auch) deswegen die Formeln der Physik meistens Idealisierungen sind (siehe oben). Was dies für die Physik bedeutet wäre ein Thema für eine längere Diskussion.

BD: Physikalische Prozesse benötigen Zeit. Alle bekannten Prozesse (z.B. Wärme-Austausch, Ausbreiten von Licht) laufen nur in einer Richtung. Sie sind nicht reversibel. Sie haben einen Effekt, hinterlassen eine Spur. Warum tut die Physik so, als ob die reversiblen Prozesse der Normalfall wären? Warum wird Zeit so mühselig mittels Entropie erklärt?

HD: Ich bin der Meinung, dass (1) die Gesetze der Physik keineswegs generell zeitsymmetrisch sind, und (2) um die Zeitasymmetrie zu zeigen, nicht auf die Entropie verwiesen werden muss. Da mir jedoch kein Physiker bekannt ist, der das genauso sieht, und ich nicht so anmaßend bin zu glauben, dass ich das besser verstehe als all die Physiker, werde ich meine Argumente hier nicht ausbreiten. [Im nachfolgenden Eintrag wird dieses Thema vertieft]

BD: Das Computer-Experiment, das eine beliebige Zeichenkette solange variiert, bis dass eine vorgegebenes Wort entsteht, ist eher irritierend als erklärend. Wissen Sie warum man den Quatsch immer noch bringt? Auch das Evolutionsspiel von Manfred Eigen überzeugte nicht.

HD: Ich habe das so verstanden, dass diese Spiele demonstrieren sollen wie die Mischung von Zufall und (deterministischer) Funktion den Konfigurationsraum für mögliche Ergebnisse drastisch erhöht. Ich glaube, das wird auch demonstriert.

PH: Die Experimente zeigen, dass Evolution nicht mit Fortschritt (Zunahme von Komplexität) gleichgesetzt werden darf. Küppers ist sich bewusst, dass wissenschaftlich analytische Methoden unverzichtbar sind. Er gibt aber auch ein paar Hinweise, dass strukturwissenschaftliche Methoden durchaus das Potential besitzen, gewisse Zustandsvorhersagen für dynamische Systeme, die sich analytischen Methoden entziehen, zu liefern. Aus Küppers Sicht bieten Computermodelle vielfältige Möglichkeiten Prozesse dynamischer Systeme zu simulieren. Damit besitzen Wissenschaftler strukturwissenschaftliche Werkzeuge, die Einblicke in nicht-berechenbare „Mustervorhersagen“ ermöglichen.

Information und Kommunikation

BD:  Wenn nur physikalische Kräfte im Spiel sind, wie beim Boxen und Billardspiel, dann ist das wohl Interaktion ohne Kommunikation. Wo liegt die Trennungslinie? Wann wurde die Information als Kommunikationsmittel zum ersten Mal benutzt (100 Millisekunden oder 100 Millionen Jahre nach dem Urknall)?

HD: Interessante Frage. Zur Kommunikation (d.h. zum Austausch von Information) werden immer auch physikalische Prozesse benötigt. 

PH: Die Trennungslinie muss man vermutlich auf der Ebene informationstragender Moleküle (Nukleinsäuren vom Typ RNA) suchen. Küppers postuliert: „Für die Ausbildung informationstragender Moleküle und Molekülsysteme ist die natürliche Auslese unverzichtbar, weil überhaupt nur auf diesem Wege Information entstehen kann.“

BD: Sehr ausführlich befasst sich Küppers mit dem Informationsbegriff. Vieles von dem, was er sagt, deckt sich mit der in diesem Blog vertretenen Meinung. Information existiere nur in Bezug auf einen bestimmten Empfänger. Claude Shannon habe nur an den Sender gedacht. Auch Gregory Chaitins algorithmische Informationstheorie ignoriere die Bedeutung. Bedeutung sei eigentlich Teil der Pragmatik. Sie ergäbe sich aus dem Weltbezug. Bedeutung gäbe es nur relativ zu anderer Information. Der (Neuigkeits-) Wert von Information hänge vom Zustand des Empfängers ab. Das alles klingt recht gut. Was folgt daraus?

HD: Das weiß ich auch nicht. Das kann höchstens Konsequenzen haben für Theorien, die etwas zur Information sagen. Nach Küppers ist Information ein Naturphänomen (d.h. Gegenstand der Naturwissenschaften). Die gegenteilige Meinung (etwa eines Konstruktivisten) sei aus mehreren Gründen falsch. Verschiedene wissenschaftliche Disziplinen haben ein verschiedenes Verständnis von „Information“. Küppers sieht darin kein Problem. Hier ist er inkonsequent, da er sonst für fachübergreifende Begriffe plädiert.

PH: Nach Küppers‘ Auffassung ist Information immer auf andere Information bezogen. Information in einem absoluten Sinn existiert nicht. Der Wert von Information hängt nicht vom Zustand eines Senders und Empfängers ab, sondern wie eine Variation eines inhärenten Programms oder eines existierenden Funktionsumfanges während des Kommunikationsprozesses behandelt (selektiert = akzeptiert oder verworfen oder ignoriert) wird.

BD: Kommunikation verlange Sprache. Sprechakte bezögen sich immer auf einen Handlungskontext. Man könne nur verstehen, wenn man schon versteht. Das seien typische Aussagen von Linguisten. Kann linguistische Forschung (z. Bsp. Chomskys Sprachmodelle) der Biologie helfen?

PH: Küppers betrachtet Sprache als ein Naturphänomen und als „Prinzip zur Organisation und als Mittel zum Austausch von Information“. Sprache in diesem Sinn reicht von Information in genetischer Form bis zu menschlichen komplexen geistigen Vorstellungen. Chomkys Vermutung, dass Grundregeln menschlicher Sprache im menschlichen Genom verankert sind, ist vermutlich unzutreffend. Der Erwerb menschlicher Sprache erfordert fortlaufende Kommunikation mit einem menschlichen Umfeld. Menschliche Kommunikation erfolgt nicht nur über Sprechakte sondern auch über intuitive Reaktionen, Mimik und Gesten. Sprechakte erfordern ein hohes Maß an symbolischem Verständnis, das mühsam erworben werden muss. Übrigens gilt nach Küppers, dass „Wechselwirkungsprozesse zwischen Begriffs- und Theoriebildung nicht notwendig zu einer Vereinheitlichung der Begriffe führen müssen.“ Information sei kein Naturgegenstand, sondern lediglich ein zum Entropiebegriff korrespondierender Strukturbegriff.

Struktur- und Geisteswissenschaften

BD: Ist es sinnvoll Strukturen unabhängig von Zweck und Inhalt zu studieren? Also Strukturwissenschaft zu betreiben? Man sucht mühsam nach Themen. In der Physik von Sprachen zu reden, ist doch nur Metapher?

HD: In den „strukturwissenschaftlichen Disziplinen“ (siehe S. 273) weiter zu forschen macht durchaus Sinn. Die dort erforschten Erkenntnisse auf allen möglichen Gebieten anzuwenden, macht auch Sinn. Ein Wissenschaftsgebiet „Strukturwissenschaft“, das den Anspruch hat die verschiedenen Gebiete zu vereinen oder zu verbinden, sehe ich noch nicht als erstrebenswert.

PH: Eine Struktur erscheint dem Betrachter als „ungeordnet“, „selbstähnlich“ oder  „geordnet“. Die verschiedenen Formen struktureller Komplexität sind in Wirklichkeit fließend. Auf der mikroskopischen Skala der Betrachtung werden auch beeindruckende Formen dynamischer Komplexität ersichtlich. Insbesondere zeigt Küppers eine Graphik über „funktionale Komplexität“, wie sie in der geordneten Dynamik zellulärer Stoffwechselprozesse zum Ausdruck kommt.

Seine Aussage, dass „strukturwissenschaftliches Denken wissenschaftliches Denken schlechthin ist“, werden wohl alle wissenschaftlich und ingenieurwissenschaftlich Tätigen mit ihm teilen. Küppers Prognose, dass mehr oder weniger unabhängigen abstrakten „Strukturwissenschaften“ zukünftig eine dominierende Rolle zufällt, ist mehr als zweifelhaft. Küppers Denkansätze können aber helfen, divergierende wissenschaftliche Denkansätze einzelner wissenschaftlichen Domänen zusammenzuführen. Es wäre auch denkbar oder gar wünschenswert, gewisse strukturwissenschaftliche Methoden in einigen speziellen akademischen wissenschaftlichen Domänen (z.B. Systemtheorie, Netzwerktheorie, Informationstheorie) zu konzentrieren. Lehrstuhlinhabern solcher Domänen könnte die gleiche Rolle für andere Wissensfächer zufallen, wie Statikern eine grundlegende Rolle für alle Bauingenieure zukommt.

BD: Die Geisteswissenschaften studieren Ereignisse, die Geschichte. Historikern gehe es ums Sinnverstehen menschlichen Handelns. Die Naturwissenschaften versuchen Gesetze zu erkennen. Können beide zusammenkommen? Ernst Cassirer machte den Versuch beide zu vereinigen. Seine Lösung: Das Besondere ergibt sich aus der Vielzahl der Beziehungen zum Allgemeinen. Ist das nur Wunschdenken?

PH: Dass sich der Begriff „Geisteswissenschaft“ als Gegensatz zum Begriff „Naturwissenschaft“ eingebürgert hat, ist wenig hilfreich. Es gibt einige nicht naturwissenschaftlichen Domänen bzw. Systeme, die durchaus schon heute mit strukturwissenschaftlichen Methoden bearbeitet werden und weiterentwickelt werden können. Zum Beispiel Systemmodelle für ökonomische (Unternehmen), Infrastruktur- (Kommunen) oder soziale (Gesundheit, Alter) Prozesse. Die Analyse historischer Ereignisse mit strukturwissenschaftlichen, statistischen Methoden wird nur sehr einschränkende Aussagen zu menschlichen Verhalten liefern können (Kriege? Umweltkatastrophen?). Evolutionäre historische Abläufe wiederholen sich nicht. 

Nicht so Überzeugendes

BD: Es gibt ein Kapitel über ‚Schönheit‘ als Kriterium für Wahrheit. Ich halte das für mathematische Romantik! Desgleichen gilt für den Versuch, Gesetze für die Geschichte der Menschheit zu finden.

HD: Was schön ist, bleibt letztlich subjektiv (jedoch nicht völlig subjektiv!). Ob A schöner ist als B, wird nie berechenbar sein. Man kann eine Parallele zu Occams Razor ziehen, dass nämlich die einfachsten (i.e. minimalsten) Annahmen zu der bevorzugten Theorie führen sollten. Was die einfachsten Annahmen sind, ist oft auch (leicht) subjektiv.

BD: Ich finde, dass der Buchtitel ‚Berechenbarkeit der Welt‘ einen falschen Eindruck erweckt, dass dies nämlich ein realistisches Ziel sei. Es ist fast so, als ob ein Mediziner über die Heilbarkeit aller Krankheiten spricht, um Aufmerksamkeit zu erlangen.

HD: Es geht Küppers eher darum, die Probleme und Grenzen der Berechenbarkeit in den verschiedensten Gebieten aufzuzeigen, und weniger zu zeigen, dass oder wie man alles Mögliche berechnen kann.

PH: Warum Küppers Buch den Titel ‚Die Berechenbarkeit der Welt‘ trägt, bleibt sein Geheimnis. Vermutlich hat der Hirzel Verlag darin ein Verkauf förderndes Argument gesehen. Küppers ist sich offensichtlich bewusst, dass die natürliche Welt nicht berechenbar ist. Bestenfalls kann man dem Bemühen, mehr über die Welt zu wissen, auf die Sprünge helfen.

Zusammenfassung

PH: Küppers Hauptanliegen ist zu zeigen, dass alle wissenschaftlichen Domänen gut beraten sind, sich mit strukturwissenschaftlichen Methoden vertraut zu machen und zu benutzen. Insbesondere widmet sich Küppers Perspektiven und Methoden, mit denen sich dynamische selbst-organisierende Strukturen und deren evolutionäre Entwicklungen erklären lassen.

Am Ende stellt sich eine zusätzliche Frage, die auch in Küppers Buch vielleicht nicht offen aber verdeckt gestellt wird: Warum wird erst heute offensichtlich, dass Aspekte der Komplexität, der Nichtlinearität, der Selbstorganisation und der Evolution für viele Wissenschaften eine wichtige Rolle spielen, obwohl entsprechende Erkenntnisse schon vor mehr als 30 Jahren verfügbar waren. Küppers verweist mehrfach auf Arbeiten des Nobelpreisträgers Manfred Eigen, der schon 1971 über „Self-Organization of Matter and the Evolution of Biological Macromolecules“ publiziert hat. Küppers würdigt auch Niklas Luhmanns „funktionale Systemtheorie“ als den bisher umfassendsten Versuch einer strukturwissenschaftlichen Grundlegung der Theorie sozialer Systeme. Übrigens hat Luhmann das Prinzip „Blind Variation and Selective Retention“ von Donald T. Campbell (1916 – 1996), einem amerikanischen Soziologen, übernommen. Es wird gesagt, dass Campbell sich viele Gedanken über die Herkunft und Beharrlichkeit von „falschem Wissen“ gemacht hat. Zum Beispiel scheinen traditionelle Vorurteile und Konventionen ursächlich dafür zu sein, dass an fehlerhaften Vorstellungen und Theorien festgehalten wird.

BD: Mich hat das Küppers-Buch vor allem deshalb beeindruckt, weil es klar belegt, dass nicht nur die Physik, sondern auch die Biologie uns laufend an die Grenzen unserer Erkenntnis bzw. Erkenntnisfähigkeit führen. Ob es Naturgesetze oder Algorithmen gibt, die beim Aufbau der Genome wirksam waren, können wir (noch) nicht sagen. Noch können wir sagen, dass dies nicht der Fall war. Man nimmt daher (im Moment) eine zufällige Entstehung der ersten Codierung an. Danach fanden beliebige Variationen statt. Für die zentrale Frage, wie Leben entstand, haben wir also nichts weiter zu bieten als Hypothesen.


Nachtrag am 30.5.2013 von Peter Hiemann:

ich habe ein Video gefunden, in dem Küppers und Eigen sich zum Thema Selbstorganisation äußern. Das Video ist eine schöne Ergänzung zu Ihrem Blog-Eintrag. Der Link ist 

http://www.youtube.com/watch?v=cBe1Ctvjm-8

Ich fand in dem Video auch Hinweise, die mich motivieren, meine Studien und Überlegungen über Selbstorganisation in biologischen, geistigen und gesellschaftlichen Systemen weiter zu treiben. V
ielleicht haben Sie auch Lust (wie ich), Manfred Eigen eine halbe Stunde zuzuhören: 

 http://www.3sat.de/mediathek/index.php?display=1&mode=play&obj=26476

NB: Erstaunlich wie viele ähnliche Gedanken Manfred Eigen in dem Gespräch anspricht. Er zitiert übrigens C. F. von Weizsäckers Definition von Information, die ich nicht kannte: Information ist nur das, was Information erzeugt, Information ist das, was verstanden wird. Darüber kann man viel nachdenken.


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