Experimente in Natur, Wissenschaft, Lebenspraxis und Design

Reine Theorie und Gedankenmodelle sind keineswegs „blutleer“. Prof. PD Dr. habil. Ass. Angelika Karger schreibt über Experimente u.a. im Design.
Illustration einer blauen schiefen Ebene, auf der ein roter Ball von rechts nach links rollt.
Portrait einer älteren Dame mit lockigen, weißen Haaren und roten Lippen, die ein dunkelblaues Samtkleid trägt.

Prof. PD Dr. habil. Ass. Angelika Karger ist Spezialistin in den Gebieten Wissenschaftstheorie, Technikphilosophie, Ästhetik, Semiotik und Logik, Designtheorie, philosophische Anthropologie, Life Sciences, u.v.m. 2005 wurde sie zur Professorin, u.a. für Wissenschaftliche Grundlagen der Gestaltung sowie für Design- und Mediengeschichte, an die HfG Schwäbisch Gmünd berufen. Seit 1986 lehrt sie als Privatdozentin an der Universität Stuttgart und hatte Vertretungsprofessuren an der Universität Freiburg, Universität Osnabrück und an der FH Darmstadt inne. Seit WS 18/19 hat sie Lehraufträge als Professorin in der Rente an der HfG Schwäbisch Gmünd übernommen.

Neutralitätsgebot der Wissenschaften

Das wissenschaftlich zu rekonstruierende gesamte kosmologische Geschehen, die Rekonstruktionen der Evolution des Lebens sowie der kulturellen, technischen menschlichen Hervorbringungen werden allererst im Rahmen naturwissenschaftlicher Beschreibungssysteme (heute auch in geisteswissenschaftlichen, z.B. historischen Deskriptionen) mit Methoden empirisch-experimenteller Verfahren in Verbindung gebracht.

Im Ringen um wissenschaftlich objektive Erkenntnis, die den „Tatsachen“ gerecht werden sollen und nicht beliebigen subjektiven Kenntnissen, hat die „Community of Scientists“ strenge bewährte Regel aufgestellt, die der permanenten fachlichen Überprüfung durch sich intersubjektiv gegenseitig kontrollierenden WissenschaftlerInnen und ExpertInnen, (hoffentlich) unabhängigen Laboren und Forschungsgruppen dienen.

Zudem versucht man, wissenschaftlich methodische Deskriptionen von den durch die Brille des jeweiligen Erkenntnisinteresses gesehenen Bewertungen und Urteile trennscharf zu unterscheiden. (1) Denn aufgrund von Ideologien und Machtansprüchen besteht in der Praxis die Gefahr, dass vermeintlich objektive Erkenntnisse interessengesteuert evaluiert und fokussiert angewandt werden. Darüberhinaus gilt es, auch im Sinne der Anwendungen absichtsvoll Ver-, und Gefälschtes und die sich daraus ergebenden Risiken abzuwenden.

Gemäß dem Wissenschaftsethos sind das Neutralitätsgebot und das Wahrhaftigkeitsgebot unabdingbar einzuhalten. (2)

Aufgrund von Ideologien und Machtansprüchen besteht in der Praxis die Gefahr, dass vermeintlich objektive Erkenntnisse interessengesteuert evaluiert und fokussiert angewandt werden.

Das Paradigma der Evolutionstheorie

Dies lässt sich z.B. gut anhand des Paradigmas der Evolutionstheorie aufzeigen. Neben vielen anderen gehört nämlich hierzu als basales Theorem das quasi-experimentelle Prinzip des „trial and error“ (Versuch und Irrtum“) - Natur verstanden als lebendiges Experiment: Etwas wird realisiert oder dasselbe kann unter den gegebenen Bedingungen nicht realisiert werden.

Im praktischen Leben bedeutet „Versuch und Irrtum“: Ausprobieren, „ob etwas geht“; ExperimentatorInnen (z.B. DesignerInnen, IngenieurInnen, ArchitektInnen etc.) probieren „zielgerichtet“ aus, ob z.B. gestaltete „Mittel“, „beabsichtigte Zwecke“, „Funktionen“ etc. „erfolgreich“ erfüllen oder nicht. Angestrebte zu optimierende Ziele sind meist unvereinbar. Daher erfolgt die Auswahl einerseits nach dem mathematischen Minimum-Maximum-Prinzip, andererseits nach willkürlich gesetzten Prioritäten. Letztere führen selbstredend zu Interessenkonflikten.

In der Evolutionstheorie gilt dieses praktische, zielgerichtete, strategisch „erfolgsorientierte“ Verständnis nicht, weil die Evolution ausschließlich als eine Geschichte der Ergebnisse, der Realisationen hier und jetzt des "Nächstmöglichen" zu verstehen ist. Ansonsten wird das Neutralitätsgebot der naturwissenschaftlichen Deskriptionen bereits unzulässig überschritten, läuft Gefahr der ideologischen Interpretation/Projektion eigener Ziele und Absichten. Die Evolution des Lebens lässt sich ohne Bewertungen wie „erfolgreich“, „besser“, „zielgerichtet“, „strategisch ausgerichtet“ usw. als eine Koevolution aller rekonstruierter aufeinander wirkender (wechselwirkender) Kräfte nachvollziehen: Evolution braucht keine Ziele, Zwecke, ist nicht teleologisch zu verstehen (gr. Telos = das Ziel), sondern kann als eine Geschichte der Ergebnisse rekonstruiert werden. Dies erfüllt auch das heuristische Forschungsprinzip von Ockhams Rasiermesser: „Entia non sunt multiplicanda praeter neccesitatem“ (Dt. sinngemäß: Schaffe nicht mehr Hypothesen/hypothetische Entitäten als unbedingt nötig).

Teleonomie

Bereits Colin Pittendrigh (1918 – 1996) führte den Begriff der Teleonomie in die Biologie ein, um die scheinbar stimmige teleologische (zielgerichtete) Erklärung der Evolution als nicht notwendig zu entlarven. Systemerhaltende Strukturen des Lebens werden lediglich im Nachhinein als zielgerichtet interpretiert, jedoch nicht als zielintendierte Optimierungen des Lebens, z.B. genetischer Programme. Sie sind als ausschließlich stochastische Phänomene nachvollziehbar. (3)

Deswegen verbieten sich alle wertenden Varianten der Evolutionstheorie, wie z.B. die des „Sozialdarwinismus“ („survival oft he fittest“ interpretiert als "Überleben des Stärkeren“ statt „des Passenden“ in einem bestimmten Zeitraum und einer bestimmten Ökonische). Die unsäglichen Folgen des Sozialdarwinismus, z.B. in der Ideologie des 3. Reiches, sind bekannt. (4)

Das „Passende“ selbst kann variantenreich (Passung von Lebewesen und Ökonische) kurz-,mittel-, und langfristig gleichermaßen „erfolgreich für das Überleben“ der Art (und koevolutiver Arten) oder des Individuums sein: Feigheit genauso wie Mut, Verstecken in einer Höhle wie Imponiergehabe, flexible Mimikry genauso wie Flucht, Altruismus ebenso wie hohe Aggressivität usw. können für etliche Beteiligte, „stakeholder“, zu demselben oder zu einem vergleichbaren Ergebnis führen.

Es verbieten sich alle wertenden Varianten der Evolutionstheorie, wie z.B. die des „Sozialdarwinismus“ („survival of the fittest“ interpretiert als "Überleben des Stärkeren“ statt „des Passenden“ in einem bestimmten Zeitraum und einer bestimmten Ökonische). Die unsäglichen Folgen des Sozialdarwinismus, z.B. in der Ideologie des 3. Reiches, sind bekannt. (4)

Naturalistischer Fehlschluss

Zu vermeiden ist der naturalistische Fehlschluss (Schluss von der Deskription auf die Präskription), also der Fehlschluss vom „festgestelltem“ Sein (von „habits“, „laws“ etc.) der Natur (oder z.B. auch von „festgefahrenen“ kulturellen Gewohnheiten), also vom „Sosein“ auf das „Sollen“ von Prozessen/Verhaltensweisen. Das Vermeiden dieses Fehlschlusses ist notwendig, um Evolution deskriptiv neutral zu rekonstruieren und unterstreicht überzeugend das übergreifende und fundamentale Prinzip der Evolution: die nicht-strategische, nicht-zielgerichtete Tautologie : „Was überlebt, das überlebt“.

Das mag zunächst banal klingen, jedoch sind in der Wissenschaftstheorie/ in den Wissenschaften Tautologien keineswegs trivial.

Ergänzen möchte ich deshalb, dass auch die nicht-empirischen, deduktiven Logiksysteme (zwei- und mehrwertige Aussagen- und Prädikatenlogik, fuzzy logic, Modallogik, deontische Logik etc.) auf tautologischen Gesetzen beruhen, insofern als sie das „wahrheitserhaltende“ formale Schlussfolgern apriorisch begründen, das der Denkkontrolle dient und nicht empirisch begründet wird. Nur diese deduktiven Schlüsse können notwendige Schlüsse (denksichere, erkenntnissichere Schlüsse) begründen.

Die Schlussarten jedoch, die einen empirischen Bezug haben, nämlich die abduktiven und die induktiven Schlussarten, sind stets prinzipiell unsicher, da sie empirisch wahrheitserweiternd sind. Deshalb unterliegen abduktive und induktive Ergebnisse steten verifizierenden und falsifizierenden fortgeschriebenen intersubjektiven Prüfverfahren durch die „Community of Scientists“, die sich auf strenge Prüfstandards verpflichtet hat. Diese Verfahren können nur auch mit Hilfe nicht-empirischer, formal wahrheitserhaltender Schlüsse der tautologisch begründeten Gesetze deduktiver Logiksysteme hinreichend intersubjektive Kriterien liefern.

Solche grundsätzlichen Überlegungen irritieren mitunter in der Lebenswelt der Praxis, in der völlig zu Recht IngenieurInnen, DesignerInnen, HandwerkerInnen, MedizinerInnen, PolitikerInnen etc. stets absichtsvoll Mittel-Zweck-Analysen durchführen und dabei auf „Erfolgsoptimierungen“ auf vielen meistens konkurrierenden Ebenen zielen.

So bestätigt z.B. die Entwicklung der Bionik den Wert grundsätzlicher theoretischer Überlegungen auch für die Praxis seit ihrem Paradigmenwechsel von Beobachtung und empirischen Experimenten hin zur Applikation von aus der Evolution präparierten mathematischen Prinzipien. Vorreiter ist u.a. Ingo Rechenberg von der TU Berlin, der als einer der ersten 1964 „Evolutionäre Algorithmen“ im Rechner anwandte, um technische Produktentwicklung zu simulieren. Überraschenderweise kam seine Forschungsgruppe so in Absehung von empirisch konkreten Berechnungen nach wenigen Durchläufen kumulativer Selektion und evolutionärer Algorithmen zu schnelleren realisierbaren technischen Optimierungen als dies ohne Zielsetzungen und Vorausberechnungen für möglich gehalten wurde. Vor allem das Produktdesign sowie z.B. auch das generative Design profitieren erheblich davon.

Die Eröffnung des umfassenderen Möglichkeitsraumes wurde so auch das technische Produktdesign fruchtbar und kann zu konkreten Ergebnissen kommen, indem die restringierenden Selektionsparameter aus zuvor gefassten, gut überlegten Zielen abstrahiert werden und in symbolisch mathematische Terme transferiert werden. (5) Man denke auch an Dawkins (6) „Biomorphe“, um inkrementelle Evolution zu erläutern.

Die Eröffnung des umfassenderen Möglichkeitsraumes durch Anwendung evolutionärer Algorithmen wird für das technische Produktdesign fruchtbar und führt zu konkreten anwendbaren Ergebnissen

Galilei – Radikaler Gedankenexperimentator

An dieser Stelle weise ich auf einen frühen Vorläufer denkerischer und mathematischer Experimente hin, der entschieden den Wert rein theoretischer (mathematischer) Prinzipien betont: Galileo Galilei (1564-1642), häufig als wichtiger Experimentalphysiker benannt. In Wahrheit forschte Galilei aus der Haltung eines radikalen Rationalisten (der im Platonismus wurzelt) heraus; er gab dem Gedankenexperiment und dem rationalen Schlussfolgern oberste Priorität (Empirische Experimente dienten ihm der Bestätigung seines rationalen Denkens). Galilei hätte z.B. beim bekannten Experiment zur ‚Schiefen Ebene’ im Gegensatz zum gesunden Menschenverstand, der annimmt, dass bei einem herabrollenden Wagen eine konstante Kraft eine konstante Geschwindigkeit hervorrufe, gefolgert, dass der Wagen sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt, d.h. Hangabtrieb und Reibung sich aufheben (Galileis Trägheitsgesetz) (7). Galilei hat ja auch sinngemäß behauptet, dass das Buch der Natur in der Sprache der Mathematik geschrieben sei.

Sein Schüler Evangelista Torricelli schrieb deshalb gar in einem Brief vom 10.2.1646 an den Bischof Nicci, dass die Berechnungen seines Meisters immer stimmten, wenn die Tatsachen sich anders verhielten als der Meister es berechnet habe, so sei dies ihr Schade, d.h. ursächliche Schuld (z.B. wenn die Bahn von Kanonenkugeln von der berechneten Wurfparabel abweichen sollten). (8)

In Wahrheit forschte Galilei aus der Haltung eines radikalen Rationalisten (der im Platonismus wurzelt) heraus; er gab dem Gedankenexperiment und dem rationalen Schlussfolgern oberste Priorität. Empirische induktive Experimente dienten ihm lediglich zur Bestätigung seines rationalen Denkens, ausgehend von dem Credo, dass die Natur in der Sprache der Mathematik geschrieben sei.

Empirische Experimente und Gedankenexperimente sind gleichberechtigt

Entscheidend ist, dass empirische Experimente und reine Gedankenexperimente gleichberechtigt sind (oder sein können) und sich notwendigerweise ergänzen. Bewegungen von Körpern und dabei wirkende Kräfte lassen sich also nicht allein durch empirische Experimente erklären, sondern oft erst durch rationale Gedankenmodelle.

Dies gilt auch für die Kräfte der Kausalität selber, die nicht aus der empirischen Beobachtung allein abgeleitet werden können, z.B. aus dem beobachtbaren zeitlichen Nacheinander von Ereignissen (wie bei David Hume): z.B. Tag und Nacht folgen regelmäßig aufeinander. Wir wissen, dass weder der Tag die Ursache für die Nacht als Folge ist, noch ist umgekehrt die Nacht die Ursache des Tages. (9)

Die heutige Atomphysik liefert weitere gute Beispiele. Die im Gedankenexperiment theoretisch mathematischen Berechnungen der (rational notwendigen) Existenz von Elementarteilchen geschieht oft viele Jahre bevor ein empirischer Nachweis erbracht werden kann. So konnten wir Zeitzeugen werden, dass z.B. hunderte von WissenschaftlerInnen am CERN über sehr viele Jahre am empirischen Nachweis des theoretisch berechneten Higgs-Teilchens arbeiteten. Um auch nur zufällig ein signifikantes Ergebnis in diesem Bereich zustande zu bringen, werden im Mittel 3,5 Millionen oder mehr Versuche gebraucht.

Bekannt ist auch das Beispiel der „Und-“ sowie der „Oder-Funktion" der rein deduktiv-formalen nicht-empirischen Aussagenlogik, die als empirisches Modell in der Elektronik als Serien- und Parallelschaltung erfüllt wird bzw. empirisch anschaulich wird!

Albert Einstein sprach von dem Wunder, dass der unüberbrückbare Abgrund (Hiatus) zwischen der Welt der empirischen Wirklichkeit und der idealtypischen, von Empirie freien Mathematik in den Wissenschaften doch überwunden wird, wie sich an vielen weiteren Beispielen immer wieder erwiesen hat, so Einsteins Credo: „Insofern sich die Sätze der Mathematik auf die Wirklichkeit beziehen, sind sie nicht sicher, und insofern sie sicher sind, beziehen sie sich nicht auf die Wirklichkeit.“ (10)

Höchste Erkenntnissicherheit ist demnach nicht allein auf Kosten des Verlustes empirischer Erkenntnis erkauft, sondern ist anscheinend auch etwas schwer „Erklärbares“, nämlich warum das rein Theoretische sich immer wieder als Schlüssel zu neuen Entdeckungen in der empirischen Naturwissenschaft erweist.

Auch in der Verhaltensforschung werden die neuen Wege der „Idealtypischen Modellierungen“ für das Verhalten von Lebewesen gegangen. (11) Insbesondere haben sich die Mathematiker Jean-Paul Delahaye und Philippe Mathieu (12) verdient gemacht, die das Gefangenendilemma der Spieltheorie überraschend variantenreich weitergeführt haben.

Welche Variante des Verhaltens von Lebewesen respektive des Menschen situativ überlegen ist, lässt sich „idealtypisch“ gut modellieren und simulieren. In Verbund mit den heute granular (13) werdenden Möglichkeiten der Big-Data-Auswertung empirischer Daten lassen sich Szenarien möglichen Verhaltens auch großer Menschengruppen (z.B. auch das Kundenverhalten) immer besser prognostizieren – und wie zu befürchten ist, auch wider deren Willen manipulieren. (14)

Höchste Erkenntnissicherheit ist demnach nicht allein auf Kosten des Verlustes empirischer Erkenntnis erkauft, sondern ist anscheinend auch etwas schwer „Erklärbares“, nämlich warum rein theoretische Mathematik nach Einstein sich immer wieder als Schlüssel zu neuen Entdeckungen in den empirischen Naturwissenschaften erreicht.

Zunehmende Bedeutung von Gedankenmodellen

Es geht bei den heutigen experimentellen Möglichkeiten nicht mehr allein um Schaffung von Innovationen, indem der Möglichkeitsraum durch Forschung, Experiment und gesichertes Wissen vergrößert wird, sondern allererst darum, die Dynamik des Zusammenspiels der schöpferischen Elemente in ihrem Zusammenwirken besser zu verstehen. (15) Es geht zudem nicht allein darum, neue unterhaltsame Spielwiesen zu erschaffen, sondern wir sollten vor allem auch die Verantwortung für bewusst gewählte restringierende Parameter, und für die sich ergebenden Wechselwirkungen freier sowie regulierender und stabilisierender Faktoren forschend zu übernehmen und für sie einzustehen. Ein gutes Beispiel ist hier die rasante Entwicklung der „serious games“ auf allen Gebieten mit Hilfe der neuen technischen Möglichkeiten des Simulationsdesigns, der Augmented Reality, der Virtual Reality und der bildgebenden Verfahren.

Mir ging es in meiner Darstellung hier wesentlich darum, einige Beispiele aus der Wissenschaft hervorzuheben, die zeigen, dass reine Theorie und sogar rein theoretische Experimente und reine Gedankenmodelle keineswegs „blutleer“ sind und für DesignerInnen von technischem und gesellschaftlichem Interesse, die besondere ästhetische und ethische Herausforderungen im Design implizieren.

Im Gegenteil: Die Darstellung des Zusammenwirkens von Theorie und Praxis, von rein geistigen Relationen, denkerischen Modellen mit den empirischen in die Welt eingreifenden Experimenten wird in der Zukunft immer wichtiger, um das Zusammenwirken von theoretischer Diversität sowie von die empirischer Diversität der wahrnehmbaren Phänomene besser zu verstehen.

Die Ästhetisierung und Übersetzung der unsichtbaren, nicht wahrnehmbaren, erschlossenen geistigen und materiellen Entitäten mikro- und makrokosmischer Realitäten in den für uns wahrnehmbaren, empirischen Mesokosmos mittlerer Dimensionen, ist meines Erachtens nicht nur ein pädagogisches Aufgabenfeld des aktuellen Designs, sondern vielleicht seine vornehmste Aufgabe und Arbeit zum Verstehen und Bewältigen der künftigen Welt.

Grafik von Lisa Kern.
Text von Prof. PD Dr. habil. Ass. Angelika Karger.

Rein theoretische Experimente und reine Gedankenmodelle sind keineswegs „blutleer“, sondern auch in Verbindung mit simulierten empirischen Realitäten und simulierten experimentellen Szenarien, die selbst Eigenrealitäten erzeugen, für DesignerInnen von technischem und gesellschaftlichem Interesse, die besondere ästhetische und ethische Herausforderungen im Design implizieren.

Quellen

(1) Jürgen Habermas, Frankfurt am Main 1968
(2) Angelika Karger, Zur Wissenschaftsethik, Semiosis 81/82, S. 23-40, Baden-Baden 1996
(3) Vgl. z.B. Angelika Karger, Zeichen und Evolution, Theorie und Anwendungen semio-morphogenetischer Transformationen, Köln 1986
(4) Bernhard Irrgang, Lehrbuch der Evolutionären Erkenntnistheorie, UTB München 2001
(5) Angelika Karger, Semiotik – Vermittlung zwischen Evolutionärer Erkenntnistheorie und Radikalen Konstruktivismus, Semiosis 61/62, S. 61 – 74, Baden-Baden 1991
(6) Richard Dawkins, Der blinde Uhrmacher, Warum Erkenntnisse der Evolution zeigen, dass das Universum nicht durch Design entstanden ist, München 1986
(7) Angelika Karger, „Kontroversen in der Erkenntnistheorie unter Berücksichtigung des A-Priori-Problems, Vortrag vor der Philosophischen Fakultät Universität Stuttgart Januar 1986
(8) Elisabeth Walther, Die Logik von Port-Royal in der Frühgeschichte der exakten Wissenschaften, Dissertation, Stuttgart 1950
(9) bei Immanuel Kant ist Kausalität eine Notwendigkeit des Verstandes, ein synthetisches Apriori, Kant, Kritik der reinen Vernunft 1981
(10) Albert Einstein, Geometrie und Erfahrung 1921, zitiert in Albert Einstein „Mein Weltbild“, hrg. Carl Seelig 1991
(11) Vgl. Angelika Karger, Wissensmanagement und „swarm intelligence“, Die Zukunft des Wissens, XVIII. Deutscher Kongress der Philosophie, hrg. Jürgen Mittelstraß, S. 1188 -1296, Konstanz 1999
(12) Vgl. Jean-Paul Delahaye/Philippe Mathieu, Altruismus mit Kündigungsmöglichkeiten, Spektrum der Wissenschaft, Digest: Kooperation und Konkurrenz, Spieltheorie, Evolution des Verhaltens etc., S. 82 ff
(13) Christoph Kucklick, Die granulare Gesellschaft, Berlin 2014
(14) Angelika Karger, Zeichenwirkung als philosophische Aufgabe, Festschrift für Elisabeth Walther-Bense zum 75. Geburtstag, signum um signum, Semiosis 85-90, S. 128-145, Baden-Baden 1997 Vgl. Robert Axelrod, Die Evolution of Cooperation, Oldenbourg 1997
(15) Vgl. Susanne Rohr ,Über die Schönheit des Findens: Die Binnenstruktur menschlichen Verstehens nach Ch. S. Peirce. Abduktionslogik und Kreativität, Dissertation Berlin FU 1991

Ich bin Prof. PD Dr. habil. Ass. Angelika Karger

Portrait einer älteren Dame mit lockigen, weißen Haaren und roten Lippen, die ein dunkelblaues Samtkleid trägt.

Name: Prof. PD Dr. habil. Ass. Angelika Karger

Alter: 70

Wohnort: Milky Way

Beruf: Lehrende Wissenschaftstheoretikerin

Hauptcharakterzug: Lust am Verführen zu rationalem Denken und am Entdecken der Schönheit abduktiver Kreativität

Lieblingsschrift: Leserliche

Lieblingsfarbe: Pink

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