ESSAY

Gerhard Vollmer

Wissenschaftstheorie und Biologie

Aufgaben der Wissenschaftstheorie

Wissenschaftstheorie ist eine Metadisziplin. Wie die Erkenntnistheorie (Erkenntnistheorie und Biologie – Evolutionäre Erkenntnistheorie) fragt sie nicht nach der Struktur der Welt, sondern nach der Struktur unseres Wissens von der Welt, insbesondere nach den Strukturen und Methoden der Erfahrungswissenschaften. (Die Metatheorien der Strukturwissenschaften, etwa die Metamathematik, bleiben hier unberücksichtigt.) Dabei bemüht sie sich sowohl um vorliegende, „fertige“ Theorien (Wissenschaft als Ergebnis) als auch – als diachronische Wissenschaftstheorie – um Wissenschaft im Werden (Wissenschaft als Prozeß). Sie arbeitet beschreibend („Wie gehen Wissenschaftler vor?“) und vorschreibend („Wie sollten sie vorgehen?“), besitzt also jenen deskriptiv-normativen Doppelcharakter, der für methodologische Disziplinen charakteristisch ist. Ihre Hauptaufgaben sind logische Analyse und rationale Rekonstruktion von wissenschaftlichen Problemen, Theorien, Methoden und Argumenten. Solche Rekonstruktionen dienen der Erhellung, der Systematisierung, der Präzisierung, der Kritik und möglicherweise der Korrektur. Ob eine Rekonstruktion angemessen ist, erweist sich freilich nicht im Experiment, sondern nur im Vergleich mit der „tatsächlichen“ Wissenschaft. Nun macht allerdings die Wissenschaftstheorie selbst darauf aufmerksam, daß es so etwas wie „nackte Tatsachen“ gar nicht gibt. Vielmehr hängt schon die Auswahl und Deutung der Tatsachen von Erwartungen und Vor-Urteilen, von subjektiven Bewertungen und Präferenzen ab. Dem hier drohenden Zirkel kann man nur dadurch entgehen, daß man dem faktischen Wissenschaftsbetrieb einen gewissen Vertrauensvorschuß einräumt, ihn als ein im Kern vernünftiges Unternehmen ansieht. Tut man nicht einmal dies, so erübrigt sich jede Rekonstruktion, da für deren Angemessenheit dann gar keine Prüfinstanz mehr zur Verfügung steht. Sollten sich allerdings aufeinanderfolgende Rekonstruktionsversuche regelmäßig als verfehlt erweisen, so müßte das genannte Rationalitätspostulat selbst kritisiert, notfalls sogar aufgegeben werden.

Probleme der Wissenschaftstheorie

Der Aufgabenbereich der Wissenschaftstheorie wird vielleicht am besten abgesteckt, indem man einige ihrer Probleme nennt und als Fragen formuliert: Was ist eine wissenschaftliche Erklärung? (Wie verwenden Wissenschaftler den Begriff der Erklärung und wie sollten sie ihn verwenden?) Analog: Was ist eine Hypothese, ein Naturgesetz, eine Theorie, eine Wissenschaft? Was unterscheidet Beobachtung, Messung, Experiment, Test? Was ist eine Definition, und welche zusätzlichen Forderungen muß eine Explikation erfüllen? Welche Begriffsarten gibt es, was unterscheidet insbesondere Beobachtungs- und theoretische Begriffe, und wie werden wissenschaftliche Begriffe gebildet?
Welches sind und welchen Status haben die elementaren Beobachtungsaussagen (Protokollsätze, Konstatierungen)? (Wie) können sie als empirische Basis für erfahrungswissenschaftliche Theorien dienen? Gibt es wahrheitsbewahrende Erweiterungsschlüsse? (Deduktion und Induktion). Wie lauten solche Schlüsse oder Verfahren, und (wie) lassen sie sich rechtfertigen? Gibt es einen deduktiven Bestätigungsbegriff und (wie) läßt er sich auszeichnen? Wie lauten die Normen für rationale Entscheidungen und (wie) lassen sie sich begründen? Welches sind die Kriterien zur Beurteilung wissenschaftlicher Theorien? Wie kann man „gute“ erfahrungswissenschaftliche Theorien von anderen, insbesondere von pseudowissenschaftlichen (Pseudowissenschaft) Auffassungen unterscheiden? Welche Rolle spielen dabei die notwendigen Kriterien Zirkelfreiheit, Widerspruchsfreiheit, Erklärungswert, Prüfbarkeit und Testerfolg, welche die erwünschten Merkmale wie Einfachheit, Anschaulichkeit, Tiefe, Präzision, Wiederholbarkeit usw.? Lassen sich erfahrungswissenschaftliche Gesetze, Theorien und Wissenschaften auf andere zurückführen? In welchem Sinne und unter welchen Bedingungen sind solche Reduktionen möglich? Wie kommt es, daß Logik, Mathematik und andere Strukturwissenschaften sich zur Beschreibung der Welt so gut eignen? Wie kommt es, daß unter konkurrierenden Theorien in der Regel eine sich als allen anderen überlegen erweist?

Wissenschaftstheoretische Probleme, die speziell die Biologie betreffen

Die Biologie als Wissenschaft von den belebten (Leben) Systemen steht im Spannungsfeld zwischen der allgemeineren Wissenschaft Physik, die sich mit allen realen Systemen – belebten und unbelebten – befaßt, und der spezielleren Wissenschaft Psychologie, die unter den belebten Systemen nur jene mit Bewußtsein(serscheinungen) (Bewußtsein) zum Forschungsgegenstand hat. Die Besonderheit ihrer Objekte hat dabei zur Folge, daß die Biologie Fragen stellt, Begriffe, Gesetze und Kriterien formuliert und Methoden entwickelt, die – auch vom Typ her – in der Physik keine Rolle spielen. Während die Frage „wie?“ (als Suche nach Beschreibungen) und die Frage „warum?“ (als Suche nach Erklärungen) in allen Erfahrungswissenschaften auftreten, diskutiert die Biologie auch die teleonomische Frage „wozu?“ und die genetische Frage „wie entstanden?“. Dieser erweiterte Fragenkatalog führt dann natürlich auch zu einem breiter gefächerten Spektrum von Antworten.
Teleonomische Erklärungen sind Antworten auf die Frage „wozu?“. Sie erklären organismische Merkmale aus ihrem Gen-Erhaltungswert, aus ihrer gen-erhaltenden Funktion. Im Rahmen der Evolutionstheorie lassen sie sich als verkürzte kausale Erklärungen verstehen (Teleologie – Teleonomie) und sind deshalb nur scheinbar teleologisch.
Genetische Erklärungen sind ebenfalls spezielle kausale Erklärungen. Sie erklären den Zustand eines Systems als Ergebnis einer Kette von kausalen Prozessen (Verursachung). Das Wort „genetisch“ kommt hier also nicht von „Genetik“, sondern von „Genese“. Diese Erklärungsweise hat auch Eingang in die Physik gefunden.
Evolutionäre (phylogenetische) Erklärungen sind spezielle genetische Erklärungen. Sie erklären organismische Merkmale über ihren phylogenetischen Ursprung (Phylogenie) und, soweit möglich, über ihre gen-erhaltende (Gen) Zweckmäßigkeit (biologischer Zweck).
Ein weiteres charakteristisches Moment der Biologie ist die ungeheure Komplexität ihrer Objekte. Wie immer man den Komplexitätsbegriff faßt, in jedem Falle sind alle belebten Systeme erheblich komplexer als alle unbelebten. Die Komplexität beruht dabei nicht auf der Zahl der Bausteine, sondern auf der Vielfalt ihrer Wechselwirkungen, auf der durchgehend hierarchischen Strukturierung der lebenden Systeme und auf dem kybernetisch-systemtheoretischen Zusammenwirken aller ihrer Teile (Kybernetik, Synergetik, Systemtheorie).
Hochkomplizierte Systeme kann es nun aber in weit größerer Zahl und Verschiedenheit geben als einfache. Tatsächlich sind ja nicht nur alle existierenden Arten (Art), sondern alle Individuen voneinander verschieden. Deshalb ist es auch viel schwieriger, im Bereich des Lebendigen allgemeine Gesetzlichkeiten zu entdecken, zu formulieren und zu überprüfen.
Eine letzte Besonderheit der Biologie ist die konstitutive Rolle des Zufalls. Ein Ereignis ist zufällig, wenn es keine Ursache hat. (Daß wir die Ursache(n) nicht kennen, reicht dafür offenbar nicht aus.) Natürlich gibt es Ereignisse dieser Art auch in der unbelebten Natur. Die Physik sähe jedoch nicht so gänzlich anders aus, wenn es den Zufall nicht gäbe. Tatsächlich ist sie ja mehrere Jahrhunderte lang von einem durchgehenden Determinismus ausgegangen, und die Fragwürdigkeit dieses Modells ist erst durch die Quantenphysik und durch die Entdeckung der chaotischen Systeme (Chaos) offenbar geworden. In der Biologie liegt die Sache jedoch wesentlich komplizierter.
Die ungeheuer große Zahl der existierenden Arten und erst recht die Gesamtzahl aller lebenden Systeme von einst und jetzt ist verschwindend klein gegenüber der Zahl der prinzipiell denkbaren und auch der naturgesetzlich möglichen Organismen. Aus dem riesigen Spektrum möglicher lebender Systeme wurde und wird auch noch in fernster Zukunft immer nur ein winziger Bruchteil verwirklicht. Die Auswahl der zu realisierenden Systeme unter den prinzipiell möglichen erfolgt dabei im wesentlichen über Zufallsfaktoren: ungerichtete Mutationen, Schwankungen der Populationsgröße (Populationsdynamik, Populationsfluktuationen), zufällige Gen-Rekombinationen. So weisen biologische Systeme immer auch zufällige Aspekte auf, die sich weder durch deterministische noch durch Wahrscheinlichkeitsgesetze beschreiben, erklären oder gar prognostizieren lassen. So sind der Wiederholbarkeit, Erklärbarkeit und Voraussagbarkeit in der Biologie engere Grenzen gesetzt, als man sie aus der Physik kennt. Diese Beschränkungen gelten insbesondere für die Evolutionstheorie.

Die Evolutionstheorie im Lichte der Wissenschaftstheorie

Aus den zuvor dargelegten Gründen schneidet die Evolutionsbiologie – und alle Biologie ist letztlich Evolutionsbiologie – hinsichtlich der Reproduzierbarkeit, Erklärbarkeit und Prognostizierbarkeit der von ihr betrachteten Erscheinungen eher schlecht ab. Das hat viele Philosophen, insbesondere K.R. Popper, dazu bewogen, der Evolutionstheorie den Rang einer „guten“ (insbesondere prüfbaren) erfahrungswissenschaftlichen Theorie abzusprechen und sie zum zwar fruchtbaren, letztlich aber doch metaphysischen Forschungsprogramm zu erklären (Ontologie, Biophilosophie). Inzwischen setzt sich die Einsicht durch, daß man die Evolutionstheorie nicht mit den an der Physik entwickelten Kriterien messen darf (daß also z.B. Wiederholbarkeit und Voraussagbarkeit keine notwendigen Merkmale sind, da sie durch die natürliche Vielzahl der einschlägigen Systeme und durch die Fähigkeit zur Retrodiktion ersetzt werden können).

Reduktionsprobleme

Fragen der Definierbarkeit, der Ableitbarkeit, der Rückführbarkeit treten in vielen Zusammenhängen auf. Für die Biologie stellen sich einige besonders interessante Reduktionsprobleme: Kann die klassische (Mendelsche) Genetik auf die molekulare Genetik zurückgeführt werden? Kann man soziales Verhalten bei Tieren und Menschen biologisch-evolutionstheoretisch erklären (Soziobiologie)? Kann man psychische Phänomene neurophysiologisch erklären (Leib-Seele-Problem)? Und läßt sich die Biologie als Ganzes auf andere Disziplinen, z.B. auf Physik und Chemie, zurückführen (Fragestellungen der Vitalismus-Mechanismus-Diskussion; Vitalismus – Mechanismus)? Die Diskussion über diese Probleme ist keineswegs abgeschlossen; sie hat aber doch zu wichtigen Einsichten geführt. Wie sich gezeigt hat, gibt es sehr unterschiedliche Reduktionsbegriffe, die für verschiedene Bereiche relevant sind. So betrifft die erste Frage konkurrierende und zeitlich aufeinanderfolgende biologische Theorien und damit gleichzeitig die Wissenschaftsgeschichte, Fragen des Theorienwandels, des wissenschaftlichen Fortschritts und der wissenschaftlichen Rationalität. Die letzte Frage umgreift dagegen ganze Wissenschaften – möglicherweise auch in einem fiktiven Endstadium. Sie betrifft das Gesamtgebäude der Erfahrungswissenschaften, also auch die Einheit der Wissenschaft und die Frage nach der Einheit der Natur. Kein Wunder, daß die jeweiligen Antworten stark von den verwendeten Reduktionsbegriffen abhängen. Die formulierten Probleme können deshalb überhaupt nur sinnvoll diskutiert werden, wenn ein präziser Reduktionsbegriff zugrunde gelegt wird.
Eine Reduktion im Sinne einer strengen logischen Ableitung (Reduktion durch Deduktion) ist in den Erfahrungswissenschaften im allgemeinen und auch in den vorliegenden Fällen nicht möglich. Daraus sollte man jedoch nicht den Schluß ziehen, daß die vom Wissenschaftler intuitiv durchaus erwartete Reduzierbarkeit reine Utopie sein müsse. Wie so oft in der Wissenschaftstheorie könnte es mit einem verfeinerten Instrumentarium durchaus gelingen, der Intuition des Wissenschaftlers gerecht zu werden, hier z.B. mit dem Begriff einer approximativen Reduktion. Die Kernfrage ist also nicht „Reduktion – ja oder nein?“, sondern „Wie muß der Reduktionsbegriff verfeinert werden, damit eine Reduzierbarkeit sinnvoll erwartet oder aufgewiesen werden kann?“ Und auch hier gilt wieder: Erst wenn die Versuche, einen angemessenen Reduktionsbegriff zu explizieren, regelmäßig scheitern sollten, ist es sinnvoll, die Reduzierbarkeitsthese als verfehlt anzusehen.

Lit.: Götz, E., Knodel H.: Erkenntnisgewinnung in der Biologie, dargestellt an der Entwicklung ihrer Grundprobleme. Stuttgart 1980. Mahner, M., Bunge, M.: Philosophische Grundlagen der Biologie. Berlin 2000. Rosenberg, A.: The structure of biological science. Cambridge University Press 1985. Speck, J. (Hrsg.): Handbuch wissenschaftstheoretischer Grundbegriffe (3 Bände). Göttingen: UTB 1980.