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Archiv für Dezember, 2009

Realität, Natur, Kultur, Struktur

31. Dezember 2009 9 Kommentare

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Zu Beginn ist es sicher sinnvoll, einige Begriffe genauer zu definieren, denn viele scheinbar schwierige Fragen werden wahrscheinlich erst durch einen unpräzisen Umgang mit der Sprache zu solchen und viel Streit entsteht unnötig, wenn man dieselben Begriffe mit einer unterschiedlichen Bedeutung verwendet.

„Natur“ ist ein solcher Begriff. Man kann darunter entweder alles verstehen, was unserer Erfahrung zugänglich ist, oder das, was von den Wissenschaften untersucht werden kann. Oder man knappst von der Natur noch die Kultur ab, also die originäre Sphäre des Menschen. Und was die Wissenschaften betrifft, so sind Mathematik und Logik sicher keine Naturwissenschaften, sie werden in Abgrenzung zu diesen häufig als Strukturwissenschaften bezeichnet. In der Wikipedia kann man auf der Seite Natur eine Vielzahl unterschiedlicher Interpretationen dieses Wortes finden. Engt man „Natur“ auf den Bereich ein, der von den Naturwissenschaften untersucht wird, kann man meiner Meinung nach vier Begriffe unterscheiden:

  • „Realität“ (oder Wirklichkeit) ist alles, was unserer Erfahrung zugänglich ist.

  • Die „Natur“ wird von den Naturwissenschaften untersucht. Ihre Methoden sind die Beobachtung und das Experiment.

  • Die Kulturwissenschaften untersuchen die menschliche „Kultur“. Ihre explizite Abtrennung von den Naturwissenschaften unterstreicht einen fundamentalen Unterschied z.B. zu den Gesetzen der Physik. Siehe dazu weiter unten im Text.

  • Die „Struktur“wissenschaften verwenden eine andere Methodik als die Naturwissenschaften. Hier werden nicht Beobachtungen und Experimente gemacht, sondern das Formulieren neuer Gesetze erfolgt durch das Aufstellen von Axiomen und die logische Ableitung von Sätzen aus ihnen. Die Strukturwissenschaften, wie die Mathematik, dienen in den Natur- und Kulturwissenschaften als Hilfsmittel. Eine vergleichbare Abhängigkeit existiert in der anderen Richtung nicht.

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Information und Entropie

31. Dezember 2009 5 Kommentare

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Eine weitere interessante Frage ist die nach den Verbindungen zwischen den Naturwissenschaften. Hier wird häufig die These vertreten, die Physik sei die grundlegende Naturwissenschaft und alle anderen seien „im Prinzip“ auf diese rückführbar. Dazu wieder ein Beispiel. Betrachten wir die folgenden beiden Sätze:

  • Dieser Tisch kann in Atome zerlegt werden.

  • Dieser Tisch besteht aus Atomen.

Die erste der beiden Aussagen ist unbestreitbar. Mit den geeigneten Werkzeugen kann ein Tisch in Atome oder Moleküle zerlegt werden. Am einfachsten, indem man ihn verbrennt. Die zweite Aussage hingegen ist nicht so klar. Nach ihr müsste ein Haufen Atome, also z.B. ein Haufen Kohlen, Sauerstoff aus der Luft, Wasserstoff aus Wasser und einige andere chemische Elemente mehr bereits alle Informationen über einen konkreten Tisch enthalten. Aber nicht nur das. Da auch unsere Gehirne im Wesentlichen aus den gleichen Grundelementen bestehen, müssten die Eigenschaften eines Haufens Atome auch die Strukturen unserer Gehirne erklären. Vielleicht sogar derselbe Haufen, der zuvor bereits den Tisch erklären sollte?
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Reduktionismus und Emergentismus

31. Dezember 2009 5 Kommentare

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Noch interessanter sind die Thesen, die sich aus der quadratischen Abhängigkeit von Information und Masse ableiten lassen. Verdoppeln wir zum Beispiel die Masse eines Systems, dann stammt nur die Hälfte der jetzt notwendigen Information, um das neue System zu beschreiben, aus dieser Masse. Die andere Hälfte aber ist notwendig, um alle möglichen Wechselwirkungen zu beschreiben, die jetzt zwischen den beiden Systemhälften bestehen können. Wenn wir uns an das eingangs gewählte Tischbeispiel erinnern, dann steckt die Information über den Aufbau eines Tischs eben nicht in den Atomen, in die er zerlegt werden kann, sondern vor allem in den Wechselwirkungen, die bestehen, wenn der Tisch existiert.

Niemand wird bestreiten, dass die physikalischen Gesetze, mit denen z.B. Atome und ihre Wechselwirkungen beschrieben werden können, nicht auch in Tischen oder in Gehirnen uneingeschränkte Gültigkeit besitzen müssen. Aber ein sehr großer Teil der weiteren Information (der Wechselwirkungen) existiert auf atomarer Ebene noch nicht. Der Ansatz des Reduktionismus, die Wirkungsweise komplexer Systeme vollständig durch die Analyse der Wirkungsweise einfacherer Systeme herausfinden zu können, ist ungenügend.
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Freier Wille und Teleologie

31. Dezember 2009 Keine Kommentare

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Eine weitere interessante Frage besteht darin, ob es in der Natur einen Plan gibt bzw. ob die Natur einem Plan folgt. Bis zum Mittelalter wurde Wissenschaft vor allem in Klöstern und von Klerikern vorangetrieben. Es war selbstverständlich, dass man durch die Untersuchung der Natur etwas über die Pläne Gottes erfahren kann. Mit der Aufklärung emanzipierten sich die Naturwissenschaften von der Theologie. Im allgemeinen wird heute eine Teleologie (Zielgerichtetheit) in der Natur abgelehnt. Viele Wissenschaftler stoßen sich bereits am schwachen anthropischen Prinzip: „Das Universum muss genau die lebensfreundlichen Eigenschaften aufweisen, die es hat, denn sonst gäbe es uns (also bewusstes Leben) nicht.“ Natürlich ist das zirkelschlüssig, aber diesem Zirkel kann man nicht entkommen.

Mir macht es in solchen Diskussionen immer viel Spaß, Reduktionisten mit dem folgenden Trilemma zu konfrontieren:

  1. Die Natur verfolgt keine Ziele.

  2. Der Mensch ist Teil der Natur.

  3. Menschen verfolgen Ziele.

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Glauben und Ethik

31. Dezember 2009 Keine Kommentare

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Unstrittig ist, dass es weiter entwickelte Wesen als uns im Universum geben kann. Weiter entwickelt heißt, diese hätten eine bessere Kenntnis der Gesetze der Realität, und so wie wir in Teilen (der Kultur) in der Lage sind, Gesetze auch zu ändern, wären diese Wesen zu Taten in der Lage, die uns als Wunder erscheinen müssten. Die Frage ist aber, ob es auch eine Entität gibt, die die gesamte Realität steuert? Es ist inzwischen common sense, dass es keine Gottesbeweise, aber auch keine Widerlegungen geben kann. Auch das ist aus informationstheoretischer Sicht klar: Ein kleiner Teil eines größeren Systems kann auch nicht annähernd die Informationen erfassen, mit denen das Gesamtsystem operiert.

Wenn das so ist, dann ist die Beschäftigung mit dieser Frage – die nach dem ontologischen Status dieser möglichen Entität – sinnlos. Aber einige andere Fragen bleiben trotzdem bestehen:

Kann es sinnvoll sein, an eine solche Entität trotz ihrer Unbeweisbarkeit zu glauben (hat es Vorteile für das Wesen, das glaubt)?
Um diese Frage tobt ein heftiger Streit. Theisten denken, evolutionäre Vorteile für die Gläubigen ausgemacht zu haben: Höhere Kinderzahl, größere Lebenszufriedenheit, längere Lebenserwartung. Atheisten kontern mit den Schäden, die durch den Glauben angerichtet werden: Glaubenskriege, Fundamentalismus, Unterdrückung von Andersgläubigen und Frauen. Ich vermute, dass religiöser Glauben in unseren biologischen Denkstrukturen verankert ist und einen evolutionären Vorteil bietet. Dawkins bestreitet das und hält Religiosität für ein Nebenprodukt von etwas anderem – aber eine plausible Erklärung von was konkret kann er nicht geben.
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Neutraler Monismus

31. Dezember 2009 Keine Kommentare

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Es ist Zeit, einen Schlusspunkt zu setzen.

Wie ich bereits geschrieben habe, besteht ein Problem der Urknalltheorie darin, dass sie ihren eigenen Ausgangspunkt, den Urknall, nicht erklären kann. Wie kann „Etwas“ aus „Nichts“ entstehen, wenn es die dafür notwendigen physikalischen Gesetze noch gar nicht gegeben hat, aber ab diesem Zeitpunkt dann strikt verschiedene Erhaltungssätze für Energie, Impuls, etc. gelten sollen? Ein Versuch in diesen Fragen weiterzukommen, ist die Vereinigung der kosmologischen Theorien mit der Quantentheorie in der Stringtheorie.

Kritiker werfen der Stringtheorie vor, dass sie keine physikalische Theorie mehr sei, denn eine Prüfung ihrer Ergebnisse erfordert Experimente in den Größenordnungen der Plancklänge und der Planckzeit – zwei Größen, die bereits im Abschnitt „Information und Entropie“ eine wichtige Rolle gespielt haben – und rechnet deshalb mit Energien, die mindestens denen ganzer Galaxien entsprechen. Die zusätzlichen Dimensionen, die die Stringtheorie definiert, können nicht beobachtet werden, im Gegensatz zu den drei bzw. vier Dimensionen, die unserer Erfahrung tatsächlich zugänglich sind. Es sind Dimensionen aus mathematisch-logischen Gründen. Meiner Meinung nach stellt deshalb die Stringtheorie eine Art Bindeglied zwischen den Natur- und den Strukturwissenschaften dar.
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