Naturwissenschaft heute - was meint das?

Gemeinhin herrscht Übereinstimmung darüber, dass Naturwissenschaft das empirische Sammeln von Daten über die Erscheinungen und Vorgängen in der Natur meint, die sodann analytisch exakt einander zugeordnet und schließlich logisch widerspruchsfrei, meist mathematisch, beschrieben werden.

Selbst in der klassischen Physik und Chemie greift diese Definition nur dann, wenn alle sog. Störfaktoren vollkommen ausgeschaltet sind. Z.B. fällt ein Apfel von dem berühmten Newtonschen Apfelbaum nur dann streng nach den Newtonschen Gesetzen zu Boden, wenn Wind und Regen vollkommen ausgeschaltet sind.

In der Strömungslehre lassen sich nur die sog. laminaren Strömungen mathematisch sicher vorausberechnen.
Und in der Thermodynamik lassen sich zwar Wäre-Kraft Maschinen berechnen, die gut funktionieren. Aber die Entropiegesetze geben die Wirklichkeit in der Natur nicht wieder (vgl. zu die Seite „Wissenschaft vom Leben?“)

 

Das bedeutet, dass längst vor der Revolution der Quantenphysik in der klassischen Physik Kompromisse gemacht werden mussten (sog. „Näherungslösungen“), um die Geschlossenheit des Gesamtmodels zu erhalten.

 

Inzwischen stecken die Wissenschaften von der Natur in einer prinzipiellen Klemme:

Auf der einen Seite verlangt wissenschatliches Arbeiten objektive, und damit reproduzierbare Ergebnise und Aussagen.

Mit diesem Kriterium gelang der heute "klassisch" genannten Physik ein imposantes Lehrgebäude, in dem in den Bereichen Mechanik, Elekrodynamik, Optik und Thermodynamik die Grundlagen für eine heute ausserordentlich leistungsfähige Technik gelegt wurden.

 

Die Basis dieser klassischen Physik ist jedoch die Reversibilität, d.h. die Wiederholbarkeit der Experimente, und damit die Wiederholbarkeit der Vorgänge, die mittels der aus den Experimenten abgeleiteten Theorien beschrieben werden.

Aber schon in der im 19. Jahrhundert entwickelten Thermodynamik wurden die Wissenschaftler mit Phänomenen konfrontiert, die keinesweg reversibel abliefen. So verläuft die im sogenannten Carnot-Prozess beschriebenen Umwandlung von Wärme in Arbeit keineswegs vollständig reversibel. Vielmehr entstehen dabei irreversibel Verluste, zu deren Beschreibung die physikalische Größe der Entropie eingeführt werden musste. Als unvermeidliche Folge musste mit der dazu entwickelten Theorie der sogenannte "Wärmetod" des Kosmos postuliert werden.

 

Inzwischen ist, vor allem durch die Ergebnisse der Biologie, klar geworden, dass nichts in der Natur rein reversibel abläuft, schon gar nicht die lebendigen Vorgänge und Erscheinungen.

Jetzt erinnert man sich wieder an die uralte These des Heraklit von Ephesus (520- - 460 v.Chr.)

               "Wer in dieselben Flüsse hinabsteigt, dem strömt stets anderes Wasser zu"

Damit wird zunächst klar, dass die reproduzierbaren Gesetze der Physik nur so richtig sind, wie alles Lebendige ausgeblendet, herausgeschnitten, wird.

 

Zu diesem Dilemma der Physik gesellt sich aber seit nun über 100 Jahfen ein anderes grundsätzlches Problem.

Im Gegensatz zum Grundtheorem aller klassischen naturwissenschaftlichen Betrachtung, in der immer galt: "natura non facit saltus" (die Natur macht keine Sprünge), lehren uns die Erkenntnisse der Quantenphysik, dass jedenfalls im Mikrokosmos der Elemarteilchen alle Vorgänge sprunghaft stattfinden.

 

Das wiederum trifft sich mit den seit Darwin entwickelten Vorstellungen von der Entwicklungsgeschichte der Natur, die nur als ein sprunghaftes Werden verstanden werden kann. Konrad Lorenz (1903-1983) nannte diese Sprünge der Evolution "Fulgurationen" (von lat. "fulgur", der Blitz). Denn alle neuen Eigenschaften entstehen in der Evolution spontan und können nicht aus den Eigenschaften der vorher bekannten Elemente des Gesamtsystems vorhergesagt werden. Und wiederum erinnern wir uns an einen Ausspruch eines großen alten Denkers der Antike, in diesem Fall an Aristoteles (384 - 322 v.Chr.), der da sagte: „Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile“.

 

So stehen wir heute vor einem mehrfachen Dilemma, wenn wir uns mit der Wissenschaft von der Natur beschäftigen:

  • die "exakte" Naturwissenschaft der klassischen Physik (wie auch der  Chemie) kann die Wirklichkeit der Natur nicht "wirklich" erklären. Und die neue Quantenphysik kann einerseits durch die klassische Physik nicht verstanden und erklärt werden, aber sie kann bis heute auch keine Gesetzmäßigkeiten des Lebens entwickeln.
  • Denn das immer neue Werden und Vergehen in der Natur folgt nicht ein für allemal richtigen Beschreibungen.
  • Damit hat auch der Teil der Biologie, der exakte, reproduzierbare Beschreibungen für jedwede Vorgänge in lebendigen Organismen sucht, bis hin zu neurophysiologischen Vorgängen im Gehirn von Tieren und Menschen,  ein grundsätzliches Problem.

Es wird im Folgenden versucht, mindestens vorläufige Antworten auf dieses Dilemma zu geben.