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Das Quark und der Jaguar. Vom Einfachen zum Komplexen - die Suche nach einer neuen Erklärung der Welt


Zufall und Ordnung sind zwei zentrale Kategorien der Wissenschaft. Im letzten Jahrzehnt wurde in der Rebellion der Chaos-Theorie gegen die traditionellen Vorstellungen einer berechenbaren Ordnung der erste Aspekt überbetont. Die im Entstehen begriffene allgemeine Komplexitätstheorie bringt nun beide wieder zusammen. Eines der wichtigsten Forschungszentren auf diesem Gebiet ist das Santa Fe Institute im US-Bundesstaat New Mexico.

Nachdem über dessen interdisziplinäre Arbeit schon einige Bücher von Wissenschaftsjournalisten wie Steven Levy, Roger Lewin und M. Mitchell Waldrop auch auf deutsch erschienen sind (Spektrum der Wissenschaft, März 1994, Seite 115), liegt nun eine Darstellung von der Innenseite vor. Der Physik-Nobelpreisträger Murray Gell-Mann ist neben John H. Holland (vergleiche dessen Artikel in Spektrum der Wissenschaft, September 1992, Seite 44) eine der Hauptfiguren des Instituts. Seine populären Beschreibungen und Erörterungen entwerfen eine übergreifende Theorie komplexer adaptiver Systeme, die aus einfachen Elementen (zum Beispiel Quarks) bestehen, deren emergente Merkmale aber komplexe Strukturen (zum Beispiel einen Jaguar) hervorbringen.

Das Buch stellt allerdings nicht wirklich eine "neue Erklärung der Welt" vor. Vielmehr weist der Autor selbst auf die bislang "notwendigerweise sehr vorläufigen und annäherungsweisen Ergebnisse" hin (Seite 499). Diese Zurückhaltung ist durchaus zu begrüßen, wenn man sie mit den überzogenen Ansprüchen mancher New-Age-Propheten vergleicht, die durch die Physik zur asiatischen Mystik gelangen wollen. Gell-Mann beschränkt sich auf den Nachweis von Ähnlichkeiten bei der Entwicklung komplexer adaptiver Systeme in unterschiedlichen Bereichen, von der Kosmogonie über die biologische Evolution bis zum Fortschritt der Wissenschaft und zu Regelmäßigkeiten auf dem Aktienmarkt.

Von den vier Teilen des Buches beschäftigen sich jedoch nur der erste ("Das Einfache und das Komplexe") und der dritte ("Auslese und Eignung") tatsächlich mit den zentralen Themen der Komplexitätstheorie wie Selbstorganisation, Zufall, Evolution und Emergenz. Der zweite und der vierte Teil ("Das Quantenuniversum" sowie "Vielfalt und Bewahrung") sind lediglich lose mit dem Hauptthema verbunden; sie stehen wohl nur deshalb in diesem Buch, weil der Autor ein Gesamtbild seines wissenschaftlichen und politischen Wirkens ausbreiten wollte.

Der Aufruf zum Naturschutz im vierten Teil erinnert allzusehr an politische Sonntagsreden und fällt gegenüber dem Rest des Buches ab. Was Gell-Mann, der immerhin 1963 als erster die Existenz von Quarks postuliert hatte, zu den verschiedenen Interpretationen der Quantenphysik zu sagen hat, mag interessant sein, paßt aber nicht zum Thema; denn die Komplexitätstheorie bezieht sich nicht auf den akausalen Zufall im subatomaren Bereich, sondern auf den Zufall vielfältiger Rahmenbedingungen, die eine verläßliche Vorhersage künftiger (kausaler) Entwicklungen unmöglich machen.

Gell-Manns unbeirrbare Suche nach einer allumfassenden physikalischen Theorie steht sogar in einem gewissen Gegensatz zur erklärten Haupttendenz des Buches: Er strebt, zumindest in der Physik, eine maximale Vereinheitlichung (etwa durch die Superstring-Theorie) an; die Komplexitätstheorie betont demgegenüber die irreduzible Vielfalt emergenter Strukturen. Für ihn steht einfach fest, daß "das Standardmodell nicht die letztgültige Theorie der Elementarteilchen sein kann" (Seite 191), denn "es enthält über sechzig Elementarteilchen und mehrere Arten von Wechselwirkungen, ohne diese Vielfalt zu erklären" (Seite 192).

Daß er Komplexität und Einfachheit zugleich verfolgt, hat sogar Kontroversen am Santa Fe Institute selbst ausgelöst; denn viele Mitarbeiter haben den Verdacht, daß hinter Gell-Manns physikalischen Vereinheitlichungsbestrebungen ein inakzeptabler Reduktionismus lauere. M. Mitchell Waldrop hat das in "Inseln im Chaos" (Rowohlt, Reinbek 1993) ausführlich dargestellt.

Diese Spannung zeigt sich auch in der Darstellung seiner eigenen Theorie zum Einfachen und Komplexen. So bleibt die Frage, inwieweit sich die Biologie auf die Chemie und diese auf die Physik reduzieren lasse, letztlich unbeantwortet. Er fragt selbst undeutlich: "Läßt sich die Biochemie weitgehend dadurch erklären, daß man die richtigen Fragen an die Physik stellt, oder ist sie in erheblichem Maße überdies das Ergebnis eines geschichtlichen Entwicklungsprozesses?" (Seite 178); aber als Antwort finden wir eigentlich nur, daß man zwei Arten von Reduktionismus unterscheiden müsse. Davon sei die eine akzeptabel, weil sie nur die Existenz spezieller "Lebenskräfte" (im Sinne des Vitalismus) leugne. Was genau soll es aber bedeuten, wenn es danach heißt: "Dennoch ist es höchst lohnend, die Biologie in ihrer eigenen Begrifflichkeit und auf ihrer eigenen Ebene zu studieren, ungeachtet des Bemühens, weitere Brücken zu schlagen" (Seite 176)? Entstehen mit dem Leben aus komplexen chemischen Prozessen emergente Merkmale, die einer nicht-chemischen Beschreibung und Erklärung bedürfen, oder nicht?

Von der Frage des Reduktionismus einmal abgesehen, bleibt immer noch genug Bedenkenswertes bei Gell-Mann zu finden. Er steht in der Nachfolge Charles Darwins, der die Bedeutung der Naturgeschichte ins allgemeine Bewußtsein rückte. Viele Merkmale biologischer Organismen sind die Resultate historisch "eingefrorener Zufallsereignisse". Die heute lebenden Arten haben eben nicht eine optimale Anpassung an die heutige Umwelt erreicht – eine Vorstellung, die Stephen Jay Gould, der an der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts) Biologie, Geologie und Wissenschaftsgeschichte lehrt, spöttisch "Panglossismus" nennt; sie bilden vielmehr das Ergebnis einer evolutionären Flickschusterei, die unter sich ändernden äußeren Bedingungen das Beste aus den überlieferten (und ziemlich starren) Formen machen muß. Gell-Mann steht nicht nur auf dem Boden des modernen Darwinismus mit seiner Ablehnung teleologischer Erklärungsmuster; er wendet das Schema von zufälliger Mutation und äußerer Selektion auch auf so – vielleicht nur scheinbar – disparate Bereiche an wie die asymmetrisch vorwärtslaufende Zeit im Universum und Software-Entwicklung durch genetische Algorithmen.

Damit nicht genug; er will dieses Erklärungsmuster gleichfalls auf das kindliche Lernen und den wissenschaftlichen Fortschritt angewandt wissen. Hier geht die Suche nach Ähnlichkeiten zweifellos zu weit, denn es gibt wesentliche Unterschiede zwischen einer evolutionären Betrachtungsweise und einer, die nach der Richtigkeit bestimmter Theorien fragt.

Wenn Gell-Mann hingegen die eindimensionale Spezialisierung der verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen kritisiert und eine ergänzende interdisziplinäre Forschung mit dem Ziel neuer Synthesen einfordert, verdient das stärkste Beachtung. Zur weiteren Erforschung komplexer adaptiver Systeme will er be-merkenswerterweise auch Forschungsrichtungen einbeziehen, die nicht zum Fächerkanon der Naturwissenschaften gerechnet werden: etwa Ökologie, Linguistik und Archäologie.

Schon 1964 gab es einen Vorläufer der Komplexitätstheoretiker, der darwinistische Erklärungsmuster auf vielfältige außerbiologische Entwicklungen anwandte und wie Gell-Mann (Seite 347) sah, daß mit wachsender technischer Macht die "natürliche biologische Evolution" nur noch eine sekundäre Rolle spielen werde. Die Rede ist von dem polnischen Autor Stanislaw Lem, der bislang oft als bloßer Science-fiction-Autor mißverstanden wird und dessen diskursives Hauptwerk "Summa technologiae" immer noch nicht ins Englische übersetzt worden ist. Eine Änderung dieses Zustands wäre sicherlich auch für die Komplexitätsforschung ertragreich.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 3 / 1995, Seite 121
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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