Das Problem der. Kernkurs Wissenschaftstheorie 5. Mai 2009

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1 Das Problem der Unterbestimmtheit Kernkurs Wissenschaftstheorie 5. Mai 2009

2 Pierre Duhem Ziel und Struktur physikalischer Theorien (1905), S. 245: Experimentelle Falsifikation einer physikalischen Theorie: Ein Physiker will die Unrichtigkeit eines Lehrsatzes beweisen. Um aus diesem Lehrsatz eine zu erwartende Erscheinung abzuleiten, um das Experiment, das zeigen soll, ob diese Erscheinung eintritt oder nicht, anzuordnen, um die Resultate dieses Experiments zu interpretieren und um zu konstatieren, ob die erwartete Erscheinung eingetreten sei, kann er sich nicht auf die Anwendung des in Frage stehenden Lehrsatzes beschränken. Er wendet noch eine ganze Gruppe von Theorien an, die von ihm nicht in Frage gestellt sind.

3 Pierre Duhem Wenn die erwartete Erscheinung nicht auftritt, wird nicht nur der einzige strittige Lehrsatz widerlegt, sondern das ganze theoretische Gerüst, von dem der Physiker Gebrauch gemacht hat. Das Experiment lehrt uns bloß, dass unter allen Lehrsätzen, die dazu gedient haben, die Erscheinung vorauszusagen und zu konstatieren, dass sie nicht auftritt, mindestens ein Irrtum sei. Aber wo dieser Irrtum liegt, sagt es uns nicht.

4 Modus tollens: Duhems Problem : formal H A 1 A n e e (H A 1 A n ) H A 1... A n

5 Duhem zu Schlüsselexperimenten Ziel und Struktur physikalischer Theorien, S. 250: Wollen Sie von irgendeiner Gruppe von Escheinungen eine gewisse, unbestreitbare, theoretische Erklärung erhalten? Zählen Sie alle Hypothesen auf, die man annehmen kann, um von dieser Erscheinungsgruppe Rechenschaft zu geben; alsdann eliminieren Sie auf Grund des experimentellen Widerspruchs alle bis auf eine; diese letztere wird keine Hypothese mehr sein, sondern eine Gewissheit darstellen.

6 Duhem zu Schlüsselexperimenten Bsp. 2 Hypothesen über die Natur des Lichts: -Newton, Laplace: Licht besteht aus Teilchen (Emissionshypothese) -Huygens, Young, Fresnel: Licht besteht aus Wellen, die sich in einem elastischen Medium (dem Äther) ausbreiten (Undulationshypothese) Schlüsselexperiment (?): Vergleich der Lichtgeschwindigkeit in Wasser und Luft: Aus der U-Hypothese wurde abgeleitet, dass sich Licht schneller in Luft bewegen müsste; dies wurde tatsächlich beobachtet (Foucault). Bei der E-Hypothese wurde das Gegenteil erwartet (?), also galt diese als widerlegt

7 Foucaults Drehspiegel-Experiment (1869)

8 Duhem zu Schlüsselexperimenten Duhem, S. 251: Das Experiment von Foucault entscheidet nicht zwischen zwei Hypothesen, der der Emission und der der Undulation, sondern zwischen zwei theoretischen Gruppen, deren jede als Ganzes genommen werden muss, zwischen zwei vollständigen Systemen, der Optik von Newton und der Optik von Huygens.

9 W. v. O. Quine und das Tribunal der Erfahrung The totality of our so-called knowledge or beliefs, from the most casual matters of geography and history to the profoundest laws of atomic physics or even of pure mathematics and logic, is a man-made fabric which impinges on experience only along the edges. Or, to change the figure, total science is like a field of force whose boundary conditions are experience. A conflict with experience at the periphery occasions readjustments in the interior of the field. Truth values have to be redistributed over some of our statements. Re-evaluation of some statements entails re-evaluation of others, because of their logical interconnections --the logical laws being in turn simply certain further statements of the system, certain further elements of the field.

10 W. v. O. Quine und as Tribunal der Erfahrung [Our] statements about the external world face the tribunal of sense experience not individually but only as a corporate body. Schlagwörter: Bestätigungsholismus, Duhem- Quine These, Duhem-Quine Unterbestimmtheit (eng. underdetermination)

11 Duhems zweites Problem Nehmen wir an, Schlüsselexperimente seien möglich, d.h. es lassen sich alle bis auf eine Hypothese verwerfen (S. 252). Neben zwei Theoremen der Geometrie, die einander widersprechen, gibt es keinen Platz für ein drittes Urteil; wenn eines falsch ist, ist das andere notwendigerweise richtig. Bilden zwei physikalische Hypothesen jemals einen derart strengen Doppelschluss? Würden wir jemals zu behaupten wagen, dass keine andere Hypothese denkbar sei? Das Licht kann ein Schwarm von Projektilen, es kann eine Schwingungsbewegung, deren Wellen sich in einem elastischen Medium fortpflanzen, sein; ist es ihm deshalb verboten, irgendetwas beliebig anderes zu sein?

12 Duhem über Schlüsselexperimente Frage: an welche Art des Schließens erinnert Duhems Beschreibug eines Schlüsselexperiments in der Physik?

13 Deduktive Elimination von Hypothesen (1) H 1 H 2 (2) H 1 e (3) H 2 e (4) e (5) Aus (3), (4): H 2 [modus tollens] (6) Aus (1), (5): H 1 [disj. Syll.]

14 Deduktive Elimination von Hypothesen Duhems Problem : Schritt (5) folgt nicht Duhems zweites Problem: Prämisse (1) kann nicht begründet werden Aber beachte: Duhem legt in seiner Kritik von Schlüsselexperimenten offenbar den Maßstab der Deduktion an! D.h., er hat lediglich gezeigt, dass Hypothesen durch Experimente/Beobachtungen und die Regeln der deduktiven Logik unterbestimmt sind

15 Arten von Unterbestimmtheit Unterscheide: (1)Logische vs. (2)methodologische (= ampliative) Unterbestimmtheit (2)Theorien sind unterbestimmt durch Daten (Experimente, Beobachtungen) & Regeln der deduktiven Logik (2) Theorien sind unterbestimmt durch Daten (...) & Regeln des induktiven Schließens

16 Logische Unterbestimmtheit (LU) Unterbestimmtheit durch die Regeln der deduktiven Logik P Die Sonne ist bis heute täglich in Konstanz aufgegangen K 1 Die Sonne wird immer täglich in Konstanz aufgehen K 2 Die Sonne wird noch bis zum Tag X täglich in Konstanz aufgehen Beide Konklusionen sind mit P verträglich, doch dies ist trivial; es folgt direkt aus dem induktiven (ampliativen) Charakter dieses Schlusses! Logische Unterbestimmtheit ist eine direkte Folge der Tatsache, dass die empirischen Wissenschaften in ihren Theorien über die Beobachtungen / Experimente hinausgehen wollen!

17 Methodologische Unterbestimmtheit (MU) Unterbestimmtheit von Theorien/Hypothesen durch Daten & Methoden des induktiven Schließens Bsp. Rauchen und Lungenkrebs: Die Daten (Korrelation) sind mit folgenden Hypothesen konsistent: (1)Rauchen verursacht Krebs (2)Krebs verursacht Rauchen (3)Rauchen und Krebs haben eine gemeinsame Ursache (z.b. genetisch) Logische oder methodologische Unterbestimmtheit?

18 Methodologische Unterbestimmtheit (MU) Unterbestimmtheit von Theorien/Hypothesen durch Daten & Methoden des induktiven Schließens (z.b. Mill, IBE,...) Bsp. Rauchen und Lungenkrebs: Die Daten (Korrelation) sind mit folgenden Hypothesen konsistent: (1)Rauchen verursacht Krebs (2)Krebs verursacht Rauchen (3)Rauchen und Krebs haben eine gemeinsame Ursache (z.b. genetisch) Logische oder methodologische Unterbestimmtheit? Nur logische, keine method. U.! (sofern die statistischen Verfahren eindeutig für (2) sprechen)

19 Schwache (transiente) MU Die MU besteht nur aufgrund eines limitierten Datensatzes und kann durch Verfügbarwerden geeigneter Daten aufgehoben werden.

20 Starke MU Die MU bleibt auch bei Verfügbarkeit aller möglichen Daten bestehen. M.a.W. Für jeden beliebigen Datensatz existiert mehr als eine Theorie / Hypothese, die durch diesen Datensatz und die Regeln des induktiven Schließens selektiert (bzw. gestützt) wird. Starke MU wird von vielen als Argument gegen wissenschaftlichen Realismus angeführt.