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Kritische Gedanken zur modernen Kosmologie

Was ist das höchste Gut der Erkenntnis? Oder anders gefragt: Wonach strebt jeder Wissenschaftler, jeder Philosoph, letzten Endes jeder Mensch? All diese Fragen zielen auf eine einzige Antwort: Sie alle suchen die Wahrheit. Ein Biologe, der den Aufbau der DNA-Ketten erforscht, ein Metaphysiker, der nach dem Wesen der Welt sucht, ein Mensch auf der Straße, der sich in eine Scheinwelt flüchtet und an seine Variante der Wahrheit glaubt, sie alle stehen in einem bestimmten Verhältnis zur Wahrheit. Doch was ist Wahrheit? Welche wahre Aussage können wir über die Wahr­heit selbst machen?

Wie oft hat sich die Wahrheit im Laufe der Jahrhunderte gewandelt? Allein das sollte schon ein Wider­spruch in sich sein. Gerade deshalb ist "Wahrheit" einer der am schwierigsten zu fassenden Be­griffe. Die Komplexität der Diskussion zeigt sich zunächst in der scheinbar einfachen Frage, was man unter Wahrheit verstehe. Die zahlreichen Antworten und Theorien - Korrespondenztheorie, Ko­härenztheorie und Evidenztheorie, um nur einige zu nennen¹ - demonstrieren, mit welchen Pro­ble­men jeder Denkansatz zu kämpfen hat.

Die Geschichte der Menschheit - nicht nur die Geistesgeschichte - ist eine Ansammlung von Bei­spie­len dafür, dass sich fundamentale Wahrheiten als unwahr herausstellten. Gerade aber weil sie als fun­damental angesehen worden waren, hat man darauf umfassende und einflussreiche Ge­dan­ken­­gebäude aufgebaut. Dabei ist mindestens seit Aristoteles bekannt, dass man nur aus wahren Prämissen sicher und begründet auf eine wahre Konklusion schließen kann. Aristoteles schreibt: "Denn auf das Warum ist kein Schluss aus falschen Prämissen möglich"².

Besonders schwerwiegend ist eine solche Vorgehensweise, wenn der Forschungsgegenstand unsere gesamte Welt bzw. das Universum umfasst. Die Erde ist eine Scheibe. Die Erde befindet sich im Mittel­punkt des Universums. Unsere Welt ist endlich und begrenzt. Drei "Wahrheiten", die über Jahrhunderte hinweg das Denken und Leben der Men­schen bestimmt haben; Wahrheiten, für die Menschen wie Giordano Bruno ihr Leben ließen³; Wahrheiten, die für das wesentliche Erfassen unserer Welt unerlässlich sind.

Wo liegen die Fehlerquellen? Mangelhaftes Wissen, Sinnestäuschungen, falsche Grundlagen und un­adä­quate wissenschaftliche Methoden können dafür verantwortlich gemacht werden. Der Fehler kann demnach entweder in der Beobachtung, d.h. in der Beschaffung des wissenschaftlichen Aus­gangs­materials, oder in der Ableitung, d.h. in der Verarbeitung dieser Daten liegen. In an­deren Worten ausgedrückt: Der Ursprung der Fehler liegt in den Sinnen und/oder dem Verstand.

Diese Erkenntnis ist weder aufsehenerregend noch neu. Zwei erkenntnistheoretische Strömungen - Rationalismus und Empirismus⁴ - orteten die Ursachen mangelhaften Wissens selbstredend bei den wissenschaftlichen Widersachern. Der Disput war ebenso hitzig wie ergebnislos, die Kritikpunkte ebenso gerechtfertigt wie hartnäckig. War also das rationalistische wie das empiristische Programm unbrauchbar?

Nur zum Teil. Immanuel Kant zeigt in seinem epochalen Werk "Kritik der reinen Vernunft" durch die sogenannte transzendentale Reflexion die teilweise Berechtigung beider Positionen.⁵ Gleichzeitig aber verneint er deren vollständigen Anspruch. Sinnliche und nicht-sinnliche, d.h. geistige Erkenntnis bedingen einander und sind deshalb beide für die menschliche Erkenntnis verantwortlich.

Gegen den Empirismus wird die Tatsache ins Feld geführt, dass jede Erfahrung apriorische Formen vor­aussetzt, die nicht aus der Erfahrung stammen, so z.B. Grundsätze, Anschauungsformen, Be­griffe oder Ideen. Empirisches setzt demnach Nicht-Empirisches voraus. Im Gegensatz dazu wird gegen den Rationalismus das Argument vorgebracht, dass apriorische Formen auf Anschauung bezogen sind und diese wiederum aus der Erfahrung stammen. Diese Ausführungen gipfeln in der Aussage "Gedanken ohne Inhalt sind leer, Anschauungen ohne Begriffe sind blind"⁶.

Demzufolge stellt das menschliche Gehirn die apriorischen Strukturen für unsere Erkenntnis zur Verfügung. Dazu gehören Anschauungsformen wie Raum und Zeit, aber auch Denkkategorien, die - laut Kant - Erfahrung überhaupt erst möglich machen. Diese Strukturen alleine können aber keine echte Erkenntnis ermöglichen, da der Bezug zur Realität fehlt. Diese Verbindung wird über die Sinne hergestellt, indem die Denkschubladen mit empirischen Daten gefüllt werden.

Unabhängig davon, inwieweit Kants Programm - ob in seinem ursprünglichen Umfang oder in zahl­rei­chen Verbesserungen und Anpassungen - noch zeitgemäß ist, zeugen die modernen Paradigmen wissenschaftlichen Arbeitens immer noch von der Diskrepanz zwischen Ratio und Empirie. Wie sehr sich aber einst ausschießende Positionen angenähert haben, beweisen die Vertreter des Lo­gi­schen Empirismus und der Kritischen Rationalismus.

Doch die altbekannten Probleme bestehen weiterhin. Der Positivismus - eine radikale Spielart des Em­pi­ris­mus⁷ -, dessen Fahne durch Kory­phäen wie Stephen Hawking hochgehalten wird, gilt zur Zeit als einzig gangbarer Weg. Beobachtungen werden als etwas Elementares gesehen, die es zu for­ma­lisieren gilt.⁸ Eine physikalische Theorie besitzt demnach die Aufgaben, einerseits die be­ob­ach­teten Phänomene zu beschreiben, andererseits aber auch das Verhalten eines Systems voraus­zu­sagen.

Die eben beschriebene Vorgangsweise scheint plausibel und vernünftig zu sein. Sie hat jedoch einen entscheidenden Haken. Sie setzt voraus, dass die Beobachtungsdaten die Wirklichkeit wider­spiegeln. Gerade das aber bezweifle ich. Wenn man von trivialen Fehlern wie falschen Messungen, Un­genauigkeiten und Störfaktoren absieht, bleibt noch ein folgenschwerer Faktor zu berück­sich­tigen: Wesentliche Grundlagen unserer Realität sind noch immer nicht geklärt. Und so lange man von einer unsicheren Wissensbasis ausgehen muss, gleicht jeder Versuch, die Realität mit Hilfe einer Theorie zu beschreiben, dem Basteln einer Schachtel für unbekannte Schuhe.

Ein Beispiel soll die Problematik beleuchten. Gehen wir davon aus, dass sich eine meta­phy­sische Theo­rie mit dem Begriff der Kontinuität auseinandersetzt. Hängen die formulierten Aussagen je­doch von naturwissenschaftlichen Erfahrungen ab, liefern sie sich damit auch deren Wahrheit aus. Mit anderen Worten: Auch wenn sich Kant auf die klassische Mechanik berufen hat, so wurde die­ser spätestens seit Heisenbergs Arbeiten das Wasser abgegraben, die belegten, dass Energie sprung­haft und unstetig abgegeben wird. Damit muss aber auch die Theorie, die sich der natur­wissen­schaftlichen Erkenntnisse bedient hat, aufgegeben werden.⁹

Welche Grundlagen sind unsicher? Im folgenden beschränke ich mich auf drei Themen, die in der physikalischen Literatur am häufigsten diskutiert werden:

* die Anzahl der Dimensionen unserer Welt¹⁰;

* die Menge der Materie im Universum¹¹;

* die Expansionsgeschwindigkeit des Alls¹².

Es geht hier nicht darum, jede Form wissenschaftlicher Forschung als sinnlos hinzustellen. Ganz im Ge­gen­teil. Wichtige Einzelergebnisse und -fortschritte sind der Naturwissenschaft und ihrer Me­tho­dik zu verdanken, sie ist aber nicht im Stande, eine Gesamtschau oder Gesamttheorie zu er­mög­li­chen. Im Besonderen lassen sich Fragen nach dem Ursprung und der Zukunft unseres Universums nicht in adäquater Weise beantworten. Gerade dieser Informationen bedarf man aber, um ge­halt­volle kosmologische Aussagen zu machen.

Besitzt die Wirklichkeit mehr als drei (bzw. vier) Di­men­sio­nen, so hat dies konkrete erkennt­nis­theo­retische Auswirkungen. Es wäre ein Hinweis dafür, dass unser Gehirn und unsere Sinnesorgane nur einen Ausschnitt der Realität wahrnehmen können. Die Menge der Materie hingegen ent­schei­det letztendlich darüber, - knapp formuliert - ob das Weltbild des Abend- oder des Morgenlandes richtig ist. Ist genü­gend Materie vorhanden, kann das Universum wieder kontrahieren. In diesem Fall spricht man von einem pulsierenden Universum, das durchaus im Sinne eines zyklischen Weltbildes asiatischer Denkrichtungen deutbar ist. Auch die Geschwindigkeit, mit der sich das All ausdehnt, hat einen Einfluss auf das Bild, das wir von der Zukunft haben.

Wie sich gezeigt hat, lassen sich die Fragen und die Forschungsrichtungen präzise stellen. Zum Beispiel: Wie groß ist die Masse im Weltall? Oder: Welche Expansionsgeschwindigkeit besitzt das Universum? Auch die Konsequenzen der möglichen Antworten sind formulierbar. Bestes Beispiel da­zu sind die Friedmannschen Modelle¹³. Sie beschreiben die mögliche Varianten unseres Universums an Hand einiger weniger Parameter, die jedoch noch nicht bestimmt sind. Aber gerade von diesen Parametern hängt jede tiefergehende Antwort ab.

Die naturwissenschaftliche Methodik ist in dieser Hinsicht jedoch nicht kritisierbar, sofern man annimmt, dass zu ir­gend­einem zukünftigen Zeitpunkt die benötigten Parameter mit Sicherheit und Präzision bestimmt werden können. Die Geschichte der Naturwissenschaften demonstriert jedoch eindeutig, dass jede scheinbar sichere Erkenntnis durch neue Erfahrungen über den Haufen geworfen werden kann. Nicht nur, weil Beobachtungen und Experimente neue Ergebnisse liefern, sondern ebenso, weil man Bis­heriges in einer anderen, neuen Weise interpretiert. Dies bedeutet jedoch nichts anderes, als dass die Grundlagen der Forschung keineswegs geklärt sind. Zu diesen Grundlagen gehören auch die Methoden einer Wissenschaft, die, sofern sie zu starr sind, einen weiteren Erkenntnisfortschritt ver­hindern, wie Paul Feyerabend in seinem Werk "Wider den Methodenzwang" eindrucksvoll demon­striert hat¹⁴.

Viel schlimmer aber ist noch, dass jede Vorstellung, jedes Konzept, je nach Interpretation doch wie­der in eine Theorie gebracht werden kann. Als Beispiele dafür dienen der Äther und die kosmo­log­i­sche Konstante. Der Begriff des Äthers wurde von Newton in die Physik eingeführt und sollte nach den Vorstellungen der klassischen Physik allgegenwärtig sein und ein nicht-materielles Medium zur Aus­breitung der elektromagnetischen Strahlung darstellen. Die Äther-Theorie wurde 1905 end­gül­tig durch die Arbeiten Albert Einsteins zur speziellen Relativitätstheorie widerlegt.¹⁵

Im Jahre 1917 hingegen legte Albert Einstein ein Modell von Raum und Zeit vor, das sich auf seine all­gemeine Relativitätstheorie gründete. Die Zeit war darin eine vierte Dimension. Er zeigte, dass die Gravitation mit einer Krümmung des daraus resultierenden vierdimensionalen Raum-Zeit-Kon­ti­nuums gleichzusetzen ist. Daraus ließ sich die Schlussfolgerung ziehen, dass das Universum sich ausdehnt oder zusammenzieht. Eine Möglichkeit, die Einstein nicht für wahr halten wollte. Er führ­te eine "kosmologische Konstante" ein, um das Modell eines stationären Universums zu erhalten.¹⁶

Die Vorstellung eines nicht-materiellen Etwas, das den ganzen Raum ausfüllt, ist jedoch keines­wegs abwegig und veraltet. Die Dekohärenztheorie liefert derzeit die plausibelste Erklärung dafür, dass quantenmechanische Phänomene nie im makroskopischen Bereich auftauchen. Sie erklärt die klas­sischen Eigenschaften durch Wechselwirkung eines Quantensystems mit den Freiheitsgraden der Umgebung.¹⁷ Dies lässt sich jedoch so interpretieren, dass der gesamte Raum von etwas aus­gefüllt ist, das dieses Phänomen hervorruft.

Der Kosmologe Lawrence Krauss von der Case Western Reserve University führte den Namen "Quint­­essenz" für die dunkle Materie in Galaxien und Galaxienhaufen ein. Er entlieh sich diese Be­zeich­nung bei Aristoteles, der ihn für den Äther verwendete. Robert Caldwell und Paul Steinhardt von der Universität in Pennsylvania hingegen verwenden den Namen "Quintessenz", um die ver­än­der­­liche Energie zu beschreiben, die eine zeitlich veränderte kosmologische Konstante darstellen könnte.¹⁸

Das zeigt, dass es immer wieder Möglichkeiten gibt, Begriffe und Konzepte, die letzten En­des der Vernunft entstammen, mit einer (scheinbaren) empirischen Realität zu verbinden. Aber gerade diese Vorgangs­weise zeigt, dass man in vielen Fällen keine Beschreibung für beobachtete Phänomene konstruiert, sondern von bestimmten Vorstellungen und Ideen ausgeht. Diese Tendenz zeigt sich auch in der Su­che nach Schön­heit in mathematischen und physikalischen Theorien. Die scheinbar unver­ein­ba­ren Bereiche der Naturwissenschaften und der Kunst und Ästhetik liegen näher bei einander als man zu­nächst annehmen möchte. Mario Livio befasst sich in seinem Buch "Das ex­pan­dierende Universum" eingehend mit der Frage nach der Ästhetik wissenschaftlicher Theorien¹⁹.

Ebenso in diesen Bereich sogenannter Leitideen fallen die physikalischen Sym­metrien²⁰ (z.B. bei den Erhaltungs­sätzen, dem Verlauf von Operationen oder bei der Untersuchung der Elementar­teilchen). Gerade in der Teilchenforschung führen neue Ergeb­nisse oft dazu, dass man eine Theorie über diese Daten hinaus anpasst. Wird zum Beispiel ein neues Teil­chen entdeckt, so sieht man sich mit­unter gezwungen, weitere Teilchen anzunehmen.²¹ Dabei han­delt es sich nicht nur um ent­spre­chen­de Anti-Teilchen, sondern allgemein um Entitäten, die aus Grün­den der Symmetrie als exi­stie­rend angenommen werden, auch wenn sie experimentell keines­wegs belegt sind.

Dieses Vorgehen ist nicht rationalistisch, vielmehr induktiv-empiristisch. Die Begriffe und Kon­zepte entstammen demnach der Erfahrung, nicht dem Verstand. Damit sind sie aber unvollständig, höch­stens bewährt, aber nicht mit Sicherheit wahr. Andererseits gibt es Weniges in den Natur­wis­sen­schaften, das die Zeiten so überdauert hat wie die erwähnten Erhaltungssätze.

Daraus folgt für kosmologische Theorien: Allgemeingültige Folgerungen und ein Einbeziehen ex­pe­ri­menteller naturwissen­schaft­licher Erkenntnisse in philosophisch-metaphysische Abhandlungen ist unmöglich, da jede dieser Er­kenntnisse ein momentanes Wissen ist und keinen endgültigen Charakter be­sitzt. Erstens: Wissen kann sich auf Grund neuer Erkenntnisse und Möglichkeiten ändern (Ex­pe­ri­mente, Beobachtungen, etc.). Zweitens: Naturgesetze sind - nach Meinung der Kritischen Ratio­nalisten²² - lediglich vor­läu­fige und verbesserbare Annäherungen an die Wahrheit. Drittens: Auch wissenschaftliche Paradigmen unterliegen dem Wandel.

Heinrich Schmidinger gibt im Abschnitt "Die grundsätzliche Relativität jedes wirklichkeits­rele­van­ten Systems" seines Buches "Metaphysik" darüber hinaus vier Gründe dafür an, dass es jedem realitäts­bewäl­ti­gen­dem System des Menschen prinzipiell unmöglich ist, die Wirklichkeit im Ganzen zu erreichen:

*  Es ist unmöglich, sämtliche Paradigmen und Diskurse so ineinander überzuführen, dass sich am Schluss ein einziges, alles integrierendes Gesamtsystem herausbilden kann.

* Jede Äußerung von Vernunft ist durch ihre Standpunktbezogenheit und Perspektivität charakte­ri­siert, da jede Wirklichkeitskonstituierung, in die der Mensch involviert ist, sprachlichen, existentiellen, kulturellen, historischen, gesellschaftlichen etc. Bedingungen unterliegt.

* Jedes System erschließt und verschließt die Wirklichkeit zugleich, indem es eine Wahl zwi­schen vielen Möglichkeiten darstellt, wobei unübersehbar viele andere Möglichkeiten gleich­zeitig zurückgestellt werden.

* Der Systematisierung der Realität in ihrer Gesamtheit sind nicht zuletzt dadurch Grenzen gesetzt, dass es das prinzipiell Nicht-Systematisierbare gibt.²³

Aus diesen Gründen besteht folgende Möglichkeit, Kosmologie in einem wissenschaftlichen Rahmen, aber auch in einem über-wissenschaftlichen Sinn allgemeingültig zu betreiben: Das Kantsche Programm muss auf den Kopf gestellt werden. Die Empirie, d.h. die Naturwissenschaften lie­fern mit ihrer Methodik Fragen, Vorstellungen und Begriffe, die Ratio aber, d.h. die Philosophie ent­leert diese Begriffe und fügt sie in einer neuen und kohärenten Weise zu einem Ganzen zusammen.

Bibliographie

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Störig, Hans Joachim: Kleine Weltgeschichte der Philosophie. Fischer Taschenbuch Verlag. Frankfurt/Main 1989.

Fußnoten

(1) vgl. Mittelstraß (1996). Band 4. Seite 595ff.

(2) Aristoteles (1995). Seite 94. (53b).

(3) vgl. Störig (1989). Seite 299.

(4) vgl. McGrath (2001). Seite 74ff.

(5) vgl. Kant (1995). Seite 98ff. und 285ff. (B75, B316)

(6) Kant (1995). Seite 98. (B75).

(7) vgl. Prechtl (1996). Seite 406f.

(8) vgl. Hawking (2001). Seite 39 und 62.

(9) vgl. Schmidinger (2000). Seite 302.

(10) vgl. u.a. Hawking (1998). Seite 220ff.

(11) vgl. u.a. Krauss (1990). Seite 32ff.

(12) vgl. u.a. Livio (2001). Seite 51ff.

(13) vgl. Sedlmayer (1998). Seite 176ff.

(14) vgl. Feyerabend (1999). u.a. Seite 272f.

(15) vgl. Hawking (1998). Seite 30f.

(16) vgl. Livio (2001). Seite 120f.

(17) vgl. Kiefer (2002). Seite 70f.

(18) vgl. Livio (2001). Seite 238.

(19) vgl. ebd. Seite 27ff., 105ff, 236ff.

(20) vgl. Feynman (1995). Seite 59ff. und 84ff.

(21) vgl. Cline (1990). Seite 54ff.

(22) vgl. Mittelstraß (1995). Band 3. Seite 466.

(23) vgl. Schmidinger (2000). Seite 335ff.

(C) 2003 by Christian Zelger