Kwaku Ananse

Sandra Mitchell ist Professorin für Wissenschaftstheorie und -geschichte in Pittsburgh, der größte Teil ihrer Beispiele entstammt der Biologie. Zentrales Thema im Buch ist die Aussage der Autorin, dass die Welt komplex ist und dass aus diesem Grund die ausschließliche Suche nach einfachen und universellen Naturgesetzen nicht ausreichend ist. Das ist eng mit dem Begriff der Emergenz verbunden.

Es gibt stärkere und schwächere Versionen der Reduktion (ontologisch, erkenntnistheoretisch und methodisch). Allen gemeinsam ist die Vorstellung, dass die Erklärung aufwärts gerichtet ist - vom Verhalten der Grundbestandteile zum Verhalten des aus ihnen zusammengesetzten Systems. In seiner stärksten Version behauptet der Reduktionismus: Kausale Fähigkeiten liegen ausschließlich auf der Ebene der Grundbestandteile, und die Erklärung eines Systems von Verhaltensweisen gewinnt nichts hinzu, wenn man die Eigenschaften höherer Ebenen anspricht.
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Ein Begriff, der in unmittelbarem Gegensatz zur Reduktion steht, ist die "Emergenz". ... Emergenz hat unterschiedliche Aspekte, die den unterschiedlichen Aspekten der Reduktion gegenüberstehen.

Ein zentraler Bestandteil der Kontroverse zwischen Reduktionisten und Emergentisten ist die Frage, ob und wie man die Rückwirkung emergenter Beschreibungsebenen auf die niederen Ebenen feststellen und erklären kann. Der Klassiker in dieser Hinsicht ist die Frage, wie Gedanken in unserem Bewusstsein handlungswirksam sein können, also in körperliche, physikalische Prozesse, zum Beispiel Bewegungen, umgesetzt werden. Viele Neurowissenschaftler tendieren wegen der Schwierigkeiten einer Erklärung dazu, diese Möglichkeit insgesamt zu leugnen, also den freien Willen zu negieren. Mitchell findet hier ein einfaches Beispiel, bei dem man eine Rückwirkung dieser höheren Ebenen tatsächlich nachweisen kann:

Honigbienen sammeln auf Blüten den Nektar, aus dem durch Verdauungsenzyme und Verdunstung der Honig in den Waben des Bienenstocks wird. Der Honig ist für die Arbeiterinnen der wichtigste Kohlenhydratlieferant und wird zusammen mit Pollen auch an die Larven verfüttert. ... Eine einzelne Sammlerin saugt den Blütennektar mit ihrem Rüssel ein, kehrt damit zum Bau zurück und übergibt die Ladung an eine jüngere Arbeiterin, deren Aufgabe es ist, den Nektar in einer leeren Wabe zu verstauen. Die Wahrscheinlichkeit, daß eine einzelne Sammlerin anschließend erneut auf Nektarsuche geht, hängt davon ab, wie lange sie auf das »Entladen« des zuvor zum Stock gebrachten Nektars warten muß.
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Wenn eine Sammlerin mit ihrer Fracht im Bienenstock landet, muß eine andere Arbeiterin ihr den Nektar abnehmen und in einer leeren Wabe einlagern. Anschließend kehrt die »Lagerarbeiterin« zur nächsten Sammlerin zurück, die auf das Entladen wartet. Sind in dem Bienenstock bereits viele Waben gefüllt, dauert es länger, bis die Lagerarbeiterin eine leere Zelle gefunden hat und den Nektar der ersten Sammlerin dort verstauen kann; bei vielen leeren Zellen geht es entsprechend schneller. Die Wartezeit einer Sammlerin vor dem Entladen ist also ein Maß für die bereits gelagerte Nektarmenge und damit ein Signal für die Fortsetzung oder das Ende der Sammeltätigkeit.

Wenn man sich hier die Frage stellt, wieso ein so einfach naturwissenschaftlich erklärbarer Vorgang als emergent bezeichnet wird, befindet man sich vollkommen auf dem Holzweg. Das Wesen der Emergenz ist ja nicht die prinzipielle Unerklärbarkeit, sondern lediglich die Irreduzibilität auf eine bestimmte Beschreibungsebene. Und dieser Fall trifft hier zu: Aus der Untersuchung des Verhaltens einzelner Bienen kann man nicht herausfinden, wie die Organisation des Bienenstocks funktioniert und warum die Waben immer nur einen mittleren Füllstand haben, obwohl das Nahrungsangebot für mehr reichen würde.

Ein zweites großes Thema des Buches ist der scheinbare Unterschied zwischen Gesetzmäßigkeiten der unterschiedlichen Naturwissenschaften. Dreht man die Uhr in der Biologie zurück, dann ist es äußerst unwahrscheinlich, dass dieselben Tier- und Pflanzenarten genauso wieder entstehen würden. Biologische Gesetze sind offenbar kontingente Gesetze. Aber ob das nicht ebenfalls auf physikalische oder chemische Gesetze zutrifft, wissen wir nicht.

Die Zufälligkeit von Existenz und Eigenschaften lebender Systeme scheint biologische Objekte deutlich von denen der Physik und auch der Chemie zu unterscheiden. Physikalische Teilchen unterliegen Gesetzen, und ihr Verhalten läßt sich durch diese Gesetze erklären, ganz gleich, wo oder wann solche Teilchen auftreten. Das Newtonsche Wissenschaftsverständnis drängt darauf, nach den grundlegenden Gesetzen zu suchen, die über fundamentale Teile der Materie herrschen, und man hofft, mit ihnen dann alle Vorgänge erklären zu können. Aber die komplexen, durch Evolution entstandenen Strukturen, welche die Domäne der Biologie bilden (und auch vieler anderer Disziplinen, insbesondere der Sozialwissenschaften), passen nicht in dieses vorgezeichnete Raster.

Nun könnte man fragen: Sind die Gesetze der Physik oder Chemie eigentlich notwendig? Die evolutionäre Kontingenz, die Beatty den allgemeinen biologischen Aussagen zuschreibt, trennt diese nicht von Aussagen in anderen Wissenschaftsgebieten. Alle wissenschaftlichen Gesetze oder Naturgesetze sind in zweierlei Hinsicht von Unwägbarkeiten bestimmt. Erstens sind sie eindeutig logisch kontingent. Und zweitens sind sie insofern »evolutionär«, als die von ihnen beschriebenen Zusammenhänge davon abhängen, daß bestimmte andere Bedingungen gegeben sind.

Man kann vermuten, dass biologische Gesetze uns kontingent erscheinen, weil das Zurückdrehen einer physikalischen Uhr genügt. Um allgemeine physikalische Gesetze zu ändern, müsste man gewissermaßen eine Art logische Uhr zurückdrehen - wenn man annimmt, dass die logischen Gesetze einen noch umfassenderen Gültigkeitsbereich als die physikalischen haben. Im Buch verwendet Mitchell ein einfacheres und weniger spekulatives Beispiel: Natürlich hängt das Fallgesetz auf der Erde von den physikalischen Eigenschaften der Erde wie Masse, Dichte und Volumen ab, wobei einer dieser drei Parameter hier redundant ist. Diese physikalischen Eigenschaften der Erde sind in einem größeren Rahmen, selbst wenn man unsere Existenz als gegeben annimmt, von Zufällen in der Erdgeschichte abhängig.

Demnach sind die "Gesetze" der Physik und der Biologie gleichermaßen kontingent: Ihr Wahrheitsgehalt hängt nicht von einer logischen Form oder Definition ab, sondern davon, ob sie unsere Welt zutreffend wiedergeben. Unterschiede gibt es zwar, aber die sind nicht qualitativer, sondern quantitativer Natur.

Der dritte interessante Gedanke im Buch betrifft die begrenzten Analysemöglichkeiten emergenter Systeme anhand definierte Änderungen einzelner Parameter. Als Beispiel verwendet Mitchell gezielte Experimente an Genomen. In vielen Fällen bewirkt das Ausschalten einzelner Gene: nichts! Das ist insofern verblüffend, als es zunächst die Annahme in Zweifel zieht, dass die Natur in der Evolution aus Sparsamkeitsgründen nichts Überflüssiges über viele Generationen kopieren würde. Aber offenbar sind die betreffenden Organismen in der Lage, die komplexen Wechselbeziehungen ihrer Bestandteile so umzuorganisieren, dass sich nach außen an den beobachteten Eigenschaften der Systeme nichts oder fast nichts ändert.

Die Annahme, dass die Natur nichts Überflüssiges bestehen lässt, ist vermutlich richtig, aber das betrifft offenbar nicht die Ebene der Einzelbestandteile, sondern das System als Ganzes. Das ist offenbar so konzipiert, das es Änderungen der darunter liegenden Schichten in weiten Grenzen ausgleichen kann. Auch hier drängt sich die Analogie zum Bewusstsein förmlich auf, das zum Beispiel nach Schlaganfällen neurologische Ausfälle in großem Maße kompensieren kann - indem die neuronalen Strukturen neu geordnet werden.

In den abschließenden Abschnitten erörtet Mitchell Konsequenzen für die Gesellschaft, zum Beispiel für die Politik bzgl. Gentechnik und Klimawandel. Auch hier sind alle beteiligten Systeme hoch komplex. Und ziemlich häufig kann man dort Fälle beobachten, in denen vollkommen andere Folgen eintreten, als sie aufgrund der vorgenommen Eingriffe erwartet wurden. Hier plädiert sie dafür (die entsprechenden Vorschläge scheinen aus der Komplexitätstheorie zu stammen), sich in kritischen Fällen nicht für die scheinbar optimalen Lösungen zu entscheiden, sondern für die besonders robusten. Also in Simulationen nicht nur die beste Lösung unter der Prämisse zu berechnen, dass man alle anderen Parameter genau kennt und nur an einem einzigen Veränderungen vornimmt, sondern möglichst viele Parameter zu variieren und zu beobachten, welche Änderungen sich durch diese nicht geplanten Störungen in Bezug auf das gewünschte Ergebnis ergeben.

Am Schluss etwas zu Mitchells Intentionen:

Wenn wir die übermäßig vereinfachten alten Sichtweisen der Naturwissenschaft zu »der«wissenschaftlichen Erkenntnistheorie deklarieren und wenn solche Erklärungen und Methoden dann in komplexen Situationen versagen, sieht es für Politiker so aus, als habe die Wissenschaft versagt. Es besteht die Gefahr, daß die Wissenschaft durch das Festhalten an falschen Maßstäben den Wert ihrer Erkenntnisse über die Natur vermindert und daß dann ein Umfeld entsteht, in dem die Wissenschaft in politischen Fragen nicht mehr konsultiert wird.

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