Warum wir beim Unerklärlichen in der Natur nicht mehr gleich nach höhere Wesen fragen müssen

Die verhältnismässig einfache Strukturen der Grundgleichungen der Physik, wie man sie in der Newton’schen Gleichung der Mechanik, der Maxwell-Gleichungen in der Elektrodynamik sowie Schrödingers und Diracs Gleichungen in der Quantenmechanik bzw. Quantenfeldtheorie vorfinden, suggerieren, dass sich die Vorgänge der Natur im Allgemeinen gut berechnen und vorhersagen lassen. So glaubten die Physiker lange, dass Unkompliziertheit die Regel sei und die Natur im Grunde recht einfach zu beschreiben und vorherzusagen sei. Nicht zuletzt darauf basierte das in den Naturwissenschaften lange Zeit vorherrschende reduktionistische, oft gar mechanistische Denken und somit eine Naturvorstellung, die von spirituellen Zirkeln immer wieder – und nicht selten zu Recht – angegriffen wurde.

Doch entsprach dieser Glaube eher einem ausserhalb des wissenschaftlichen Motivationsrahmens entstammenden Wunschdenken als dem Ergebnis einer ausgiebigen wissenschaftlichen Beschäftigung mit den Phänomenen. Denn bereits die Mathematiker des 18. Jahrhunderts erkannten, dass wenn man das Zweikörperproblem der Gravitation auf lediglich drei Körper erweitert, die resultierenden mathematischen Gleichungen sehr schwierig werden. Unterdessen können wir diese Erkenntnisse verallgemeinern: Viele Phänomene in der Natur entsprechen nicht den einfachen Paradefällen der theoretischen Physik. Mit ihren vielen Freiheitsgraden (unabhängigen und daher ‚frei wählbaren‘ Bewegungsmöglichkeiten eines Systems) sind sie derartig komplex, dass sie alles andere als leicht lösbar und vorhersagbar sind. Entgegen dem Glauben aus dem 18. Jahrhundert lässt sich die Natur – und erst recht der Mensch – kaum aus dem Paradigma einer überschaubaren und beschreibbaren oder gar einfach kontrollierbaren ‚Maschine‘ heraus beschreiben.

So kann ein System von drei Massen bereits ein merkwürdiges Verhalten aufweisen, bei welchem schon minimal kleine Änderungen seiner Anfangsbedingungen zu grossen Unterschieden in seinen zumeist sehr irregulären Bewegungsabläufen führen. Heutige Physiker bezeichnen diese Eigenschaft als ‚deterministisches Chaos‘. In den 1970er- und 1980er-Jahren entdeckten sie und ihre Mathematiker-Kollegen zahlreiche physikalische Systeme und Modelle, welche solche chaotischen Signaturen aufwiesen. Unterstützt durch anschauliche computergenerierte Darstellungen chaotischer Bewegungen, die zuletzt auch Aufmerksamkeit in den Medien und in der Öffentlichkeit fanden, entwickelte sich die Disziplin der ‚Chaostheorie‘.

Ein wachsender Teilbereich dieser Disziplin umfasst heute die Untersuchung so genannter ‚selbstorganisierender Systeme‘. Dies sind Vielkomponentensysteme (allgemeiner, Systeme mit vielen Freiheitsgraden), in denen die einzelnen Teile durch ihre wechselseitigen und sich permanent verändernden Beziehungen derart miteinander vernetzt sind, dass aus dem System selbst heraus spontan komplexe Formen und Strukturen entstehen können. Die formgebenden, gestaltenden und beschränkenden Einflüsse gehen hier also von den Wechselwirkungen zwischen den Elementen des sich organisierenden Systems selbst aus, wobei sich die daraus resultierenden Strukturen nicht mehr auf die Eigenschaften der einzelnen Teile des Systems zurückführen lassen. In solchen Systeme werden folglich höhere strukturelle Ordnungen erreicht, ohne dass erkennbare äussere steuernde Einflüsse eines wie auch immer gearteten ‚Organisators‘ vorliegen. Die Forscher sprechen in diesem Zusammenhang auch von ‚Emergenz‘.

Die Entdeckung und Beschreibung emergenter Eigenschaften in der Natur hinterfragen eine wesentliche Säule physikalischer Forschung, auf welcher diese seit dem frühen 17. Jahrhundert steht (deren Motivation aber bereits auf die vorsokratische Philosophie zurückreicht). Anstatt das ‚Geschehen im Grossen‘ auf immer ‚einfacherer Phänomene‘ reduzieren zu können, erkannten die Physiker zunehmend, dass das Gegenteil gilt: Die ‚einfachen Phänomene‘ sind zumeist Idealisierungen und Abstraktionen einer an sich viel komplexeren Wirklichkeit. Wäre es möglich, dass sich einige oder gar viele Phänomene gar nicht auf Grundelemente reduzieren lassen?

Entsprechend regt sich auch aus den Reihen der Physiker immer stärker der Widerstand gegen die reduktionistische Leitidee. Dabei vermögen die Befürworter eines Paradigmenwechsels zu einer ‚neuen nicht-reduktionistischen‘ Physik eine Reihe von wohlbekannten Beispielen für physikalische Phänomene aufzuführen, die sich nicht aus den fundamentalen Eigenschaften und Gesetzen ihrer Teile erklären lassen. Und nicht nur das: die Eigenschaften dieser Systeme sind sogar komplett unabhängig von den Gesetzen, die auf der Ebene ihrer Bestandteile herrschen. Mit anderen Worten, die fundamentalen Gesetze im Kleinen sind irrelevant für die Eigenschaften des Systems als Ganzes. So verfügt ein Gas über Eigenschaften wie Temperatur, Druck oder Entropie, doch für keines seiner Moleküle ergeben diese Bezeichnungen einen Sinn. Auch entstehen viele uns wohlbekannte Eigenschaften von Festkörpern wie Festigkeit oder Elastizität erst im Zusammenschluss vieler Atome. Für die einzelnen Teilchen sind diese Begriffe ebenso sinnlos. Andere emergente physikalische Phänomene umfassen Paramagnetismus (spontane Magnetisierung eines Stoffes in einem externen Magnetfeld), Supraleitung (der widerstandslose Stromfluss in einem Leiter), Suprafluidität (der Zustand einer Flüssigkeit, bei dem diese jede innere Reibung verliert), Phasenübergänge (wie beispielsweise das Gefrieren oder Schmelzen von Wasser), sowie zahlreiche quantenphysikalische Phänomene. Sie finden allesamt in makroskopischen Systemen statt, in denen das Verhalten vieler Teilchen durch wenige Grössen – sogenannte Ordnungsparameter – bestimmt ist, die sehr plötzlich ihre Grösse ändern können, was zu teils verblüffenden du nur schwer erfassbaren Phänomen führt.

So hat sich auf den theoretischen Erkenntnissen zur Physik selbstorganisierender Systeme und Chaostheorie eine neue physikalische Disziplin entwickelt, die die Komplexität in der Natur und Phänomene wie Emergenz zu ihrem Kernthema macht: die ‚Theorie komplexer Systeme‘. Ginge es nach ihren Protagonisten sollte die Naturwissenschaft ihr ‚abwärts‘ gerichtetes und einseitiges Ziel reduktionistischer Grundgesetze aufgeben und ‚aufwärts‘ blicken, auf die, ‚verbindenden‘ (emergenten) Gesetzmässigkeiten. In ihren begrifflichen Rahmen lassen sich gar Naturauffassungen aus der Geistesperiode der Romantik (wieder-)erkennen. Die Eigenschaften selbstorganisierender Systeme entsprechen einem ‚Ganzheitsprinzip‘, welches zentral auch für die romantische Naturrauffassung und ihr irreduzibles Organismuskonzept war und sich zuletzt im Ausspruch wiederspiegelt, dass das „Ganze mehr ist als seine Teile“. Eine solche ‚holistische‘ Naturbetrachtung tritt mit der Überzeugung auf, dass man die Welt nicht mit einer Untersuchung ihrer einzelnen Teile, nicht durch die Analyse der vielen einzelnen ihrer Aspekte erkennen kann, wie eine reduktionistische Wissenschaftsparadigma dies unternimmt.

Die Definition der Emergenz als Wirkungsprinzip in der Natur eröffnet und beschränkt somit zugleich den Raum für transzendente Wirkungsprinzipien. Die Fähigkeit eines Systems aus sich selbst heraus neue Organisationsformen zu bilden, öffnet den Raum für eine nahezu grenzenlose Kreativität in der Natur, die sich somit der Fesseln eines strikten Determinismus zu befreien weiss. In ihr kann grundsätzlich nicht mehr vorhergesagt werden, welche neuen Formen entstehen. Damit kann die Wissenschaft emergente Phänomene nur noch a posteriori rekonstruieren, aber kaum a priori reduzieren. Emergente Systeme besitzen eine Möglichkeit zur ‚Selbsttranszendenz‘, einer Fähigkeit, ihre Eigenschaften aus sich selber auf eine höhere Stufe zu bringen (ursprünglich entstammt der Begriff der ‚Selbsttranszendenz‘ der Theologie und beschreibt dort die Fähigkeit des Menschen sich selbst zu überschreiten). Trotz des Verlustes der seit der Aufklärung vorherrschenden Vorstellung eines Determinismus in der Natur, wie sie sich durch die weitestgehend durch Rationalität bestimmtem Moderne zieht, lassen sich die ‚kreativen Prozesse‘ in zu Selbsttranszendenz befähigten Systeme in der Natur nichtsdestotrotz zuletzt wissenschaftlich erfassen. Disziplinen wie die Physik komplexer Systeme und die Chaosforschung vermögen aufzuzeigen, dass Emergenz-verwandte Phänomene wie Selbstorganisation und ihre Entstehungsbedingungen durchaus systematischen und objektiv nachvollziehbaren Erklärungen zugänglich sind, auch wenn sich die spezifischen Ausprägungen eines solchen Systems als vollständig kontextabhängig erweisen.

Wir erkennen in emergenten Wirkungsmechanismus somit die Ansätze einer Möglichkeit für eine synergetische Verbindung zwischen einer naturwissenschaftlichen und zugleich transzendenzbezogenen Betrachtung der Natur. Doch schliesst eine Beschreibung selbstorganisierender emergenter Systeme in der Natur das Wirken einer äusseren ‚welt-organisierenden‘ Entität explizit aus, wie sich noch Newton und seine Zeitgenossen die Rolle Gottes vorstellten. Die Natur und ihre Phänomene benötigen in ihrer Formgebung keiner solchen transzendenten Figur mehr. Ob dies auch für den Menschen gilt, muss allerdings offen bleiben.

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