4. Wissenschaftstheorie

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1 Philosophische Fakultät Institut Institut für für Philosophie, Lehrstuhl für für Theoretische Philosophie, Holm Holm Bräuer Bräuer M.A. M.A. 4. Wissenschaftstheorie Erkenntnistheorie und Wissenschaftstheorie Die Wissenschaftstheorie nähert sich dem komplexen Phänomen Wissenschaft auf eine besondere Weise. Sie fragt nach der Wissenschaft als Erkenntnis Die Wissenschaftstheorie muss sich wie die Erkenntnistheorie mit dem Problem auseinandersetzen, worin der Wahrheitsnachweis oder eine Begründung (wissenschaftlichen) Erkenntnis besteht. Insofern ist die Wissenschaftstheorie ein spezieller Zweig der Erkenntnistheorie Was als Erkenntnis und Wissen gilt, wird heute hauptsächlich in den Wissenschaften entschieden. Die Auseinandersetzung mit diesen Grundbegriffen kommt daher nicht ohne eine detaillierte Analyse der Begründungspraxis der Wissenschaften aus. So ist die Wissenschaftstheorie auch eine Erbin der Erkenntnistheorie SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 298 1

2 Erkenntnistheorie und Wissenschaftstheorie Erkenntnistheorie Wissenschaftstheorie spezielle allgemeine Naturphilosophie Biologie Begriffe Freiheit Physik Theorien Determinismus Geschichte Erklärungen Raum & Zeit Mathematik Evidenzen Geist/Körper Psychologie Prognosen Materie SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 299 Wissenschaftstheorie Aspekte und Probleme wissenschaftlicher Erklärungen Aspekte und Probleme der Bestätigung wissenschaftlicher Theorien Was sind wissenschaftliche Theorien? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 300 2

3 Wissenschaftstheorie Aspekte und Probleme wissenschaftlicher Erklärungen SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 301 Wissenschaftliche Erklärungen Das charakteristische Ziel der Wissenschaft ist die Angabe systematischer und zuverlässig untermauerter Erklärungen. (Ernest Nagel) Die Frage nach dem Charakter, der Struktur und den Adäquatheitsbedingungen von wissenschaftlichen Erklärungen ist eine der zentralsten Fragen der Wissenschaftstheorie. Was ist überhaupt eine wissenschaftliche Erklärung? Welche Struktur hat sie? Wann gilt eine Erklärung als zuverlässig untermauert? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 302 3

4 Erklärungen als Antworten auf Warum-Fragen Warum Frage / Explanandum Warum erscheint das Licht entfernter Galaxien in einer Rotverschiebung? --- erklärt (unterstützt, beweist, legt nahe...) ---- Antwort / Explanans Weil Weil sich das Universum ausdehnt und die entfernten Galaxien sich von uns wegbewegen. In welchem Verhältnis muss das Explanans zum Explanandum stehen, damit das Explanans als eine Erklärung des Explanandums gilt? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 303 Formen von Argumenten Beweis Rechtfertigung Prämissen q Gründe q r r s s beweisen stützen/rechtfertigen Konklusion p Überzeugung p q, r, s enthalten (logisch) p q, r, s sind Gründe für p Erklärung Bestätigung Explanans q Evidenzen q r r s s erklären stützen/bestätigen Explanandum p Gesetz/ Theorie p q, r, s erklären p q, r, s bestätigen p SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 304 4

5 C.G. Hempel: Zur Logik wissenschaftlicher Erklärungen Carl Gustav Hempel ( ) Hempel war einer der führenden Vertreter des Logischen Empirismus. Zu seinen Lehrern gehörte u.a. Rudolf Carnap; er war mit Hans Reichbach und Paul Oppenheim befreudet alles führende Wissenschaftstheoretiker seiner Zeit. Er lehrte in Chicago, New York, an der Yale University und in Princeton. Seine wichtigsten Beiträge stammen aus den Gebieten der wissenschaftlichen Erklärungen und der Theorie der Bestätigung. A Purely Syntactical Definition of Confirmation (1943) Studies in the Logic of Confirmation (1945) Studies in the Logic of Explanation (1948) Aspects of Scientific Explanation (1965) Philosophy of Natural Science (1966) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 305 Das D-N-Modell Der Drehimpuls eines Körpers bleibt ohne Einwirkungen einer äußeren Kraft konstant. Der Eiskunstläufer erfährt keine Einwirkung einer externen Kraft. Der Eiskunstläufer dreht sich um die eigene Achse. Der Eiskunstläufer legt seine Arme eng an seinen Köper an und reduziert damit seine träge Masse. Die Drehung des Eiskunstläufers vergrößert sich. Das Explanandum ist die Konklusion eines Arguments. Die Explanans bildet die Prämissen dieses Arguments. Die erste Prämisse besteht aus der Anführung eines Naturgesetzes (Impulserhaltungssatz). Die weiteren Prämissen bilden die Randbedingungen. Das Argument ist logisch valide, d.h. die Konklusion folgt aus den Prämissen. L 1,..., L n C 1,..., C n also: E SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 306 5

6 Das D-N-Modell Zur Struktur einer wissenschaftlichen Erklärung (1) Allgemeines Gesetz Falls Ereignisse Typs A, des Typs B,... und des Typs N eintreten, dann wird ein Ereignis des Typs X eintreten. (2) Initial-/Randbedingungen Es treten die Ereignisse a des Typs A, b des Typs B,... und n des Typs N ein. (3) Erklärtes Ereignis Ereignis x des Typs X tritt ein. Wenn (1) gilt und (2) zutrifft, dann ist (3) erklärt. L 1,..., L n C 1,..., C n E Im D-N-Modell einer Erklärung wird das Explanandum E als logisch valide Konklusion eines Arguments dargestellt, deren Prämissen (a) eine oder mehrere korrekte Verallgemeinerungen (Naturgesetze L 1... L n ) und (b) die entsprechenden Rand- oder Initialbedingungen (C 1... C n ) enthalten. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 307 Das D-N-Modell Adäquatheitsbedingungen (1) Das Explanandum muss eine logische Konsequenz des Explanans sein, d.h. die Erklärung muss die Form eines logisch gültigen, deduktiven Arguments besitzen. (2) Das Explanans muss mindestens ein allgemeines Gesetz enthalten, das eine wesentliche Rolle in der Erklärung spielt, d.h. das Argument darf nach Weglassen des allgemeinen Gesetzes nicht mehr logisch gültig sein. (3) Das Explanans muss empirischen Gehalt besitzen, d.h. es muss sich im Prinzip empirisch testen lassen. (4) Die Explanans-Sätze müssen wahr sein. Erklärungen, welche alle vier Bedingungen erfüllen, heißen wahre Erklärungen; solche, die nur die ersten drei erfüllen, heißen potentielle Erklärungen. Potentielle Erklärungen sind Erklärungen, die wahr wären, wenn ihre Prämissen wahr (erfüllt) sind. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 308 6

7 Was ist ein Naturgesetz? 1. In jedem geschlossenen System bleibt die Summe der Energie erhalten. 3. Jeder Apfel in meinem Kühlschrank ist rot. 2. Keine Signale können schneller als Lichtgeschwindigkeit übertragen werden. 4. Keine Maus wiegt mehr als eine Tonne. 1) bis 4) sind wahre Verallgemeinerungen. Sie besitzen die Form Alle A sind B bzw. Kein A ist B. Trotzdem unterscheiden sich 1) und 2) wesentlich von 3) und 4). Gesetze unterstützen kontrafaktische Schlüsse. Sie gelten auch für Fälle, die momentan nicht vorliegen. Das schließt 3) und 4) aus: Wenn sich dieser Apfel, den ich jetzt in meiner Hand halte, in meinem Kühlschrank befände, dann wäre er rot. bzw. Wenn dieser Elefant da drüben eine Maus wäre, dann würde er nicht mehr als eine Tonne wiegen. Gesetze unterstützen modale Sätze über physikalische Notwendigkeiten und Möglichkeiten. Das schließt 3) und 4) aus: Es ist (physikalisch) notwendig, dass alle Äpfel in meinem Kühlschrank rot sind. bzw. Es ist (physikalisch) unmöglich, dass eine Maus mehr als eine Tonne wiegt. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 309 Was ist ein Naturgesetz? Kontrafaktisches Kriterium Frage: Warum könnte ein Apfel in meinem Kühlschrank grün sein? Antwort: Weil es gegen keine physikalischen Gesetzmäßigkeiten verstößt. Modales Kriterium Frage: Warum ist es physikalisch möglich, dass nicht alle Äpfel in meinem Kühlschrank rot sind? Antwort: Weil es gegen keine physikalische Gesetzmäßigkeit verstößt. Die Frage, welche modalen Sätze als möglich und notwendig erachtet werden und welche kontrafaktischen Schlüsse zulässig sind, hängt davon ab, welche Regelmäßigkeiten als physikalische Gesetze angesehen werden und umgekehrt. Die Unterscheidungskriterien sind zirkulär! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 310 7

8 Probleme des D-N-Modells Der Fahnenmast und sein Schatten Auf einem ebenen Boden steht ein Fahnenmast von 4 m Höhe. Die Sonne scheint aus einem Winkel von 60 sehr hell. Der Mast wirft einen Schatten von 4,4 m. Wenn wir fragen, warum der Schatten diese Länge hat, dann lässt sich das ganz einfach mit ein wenig Trigonometrie (deduktiv) herleiten. Das Ergebnis ist eine D- N-Erklärung der Schattenlänge. Wir könnten durch Ausnutzung desselben Schemas und genau derselben Gesetze erklären: 1) warum der Schatten 4,4 m lang ist (Trigonometrie, Höhe des Mastes, Sonnenwinkel); 2) warum der Mast 4 m hoch ist (Trigonometrie, Länge des Schattens, Sonnenwinkel); 3) warum die Sonne in einem Winkel von 60 zur Erde steht (Trigonometrie, Schattenlänge, Höhe des Mastes). Während (1) eine angemessene Erklärung der Schattenlänge ist, sind die Erklärungen in (2) und (3) keine adäquaten Antworten auf die Fragen: Warum ist der Mast so und so hoch? bzw. Warum steht die Sonne in dem und dem Winkel zur Erde! Erklärungen sind asymmetrisch: Wenn A B erklärt, dann kann B nicht A erklären. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 311 Probleme des D-N-Modells Das Barometer und der Sturm Wenn das Barometer schnell fällt, dann können wir einen Sturm vorhersagen. Dennoch erklärt das Fallen des Barometers das Auftreten des Sturmes nicht. Das Fallen des atmosphärischen Druckes ist demgegenüber sowohl verantwortlich für das Fallen des Barometers wie des Aufkommens eines Sturmes. Wenn zwei Wirkungen eine gemeinsame Ursache besitzen (Sturm und Barometer), können wir nicht die eine Wirkung durch die andere erklären. Sonnenfinsternis Vom jetzigen Stand der Sonne sowie einer Anzahl von Gesetzen über die Planetenbewegungen können Astronomen eine zukünftige Sonnenfinsternis vorhersagen. Aufgrund eben derselben Daten und Gesetze lassen sich aber auch vorangehende Sonnenfinsternisse voraussagen. Während wir die zukünftige Sonnenfinsternis aufgrund gegenwärtiger Daten wirklich als eine Voraussage / Erklärung behandeln, würden wir es als eine verfehlte Erklärung ansehen, wenn wir eine vergangene Sonnenfinsternis auf den jetzigen Stand der Sonne zurückführten. Wir führen keine gegenwärtigen oder zukünftigen Bedingungen an, wenn wir vergangene Ereignisse erklären. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 312 8

9 Probleme des D-N-Modells Antibabypille für den Mann? Ein Mann erklärt die Tatsache, dass er nicht schwanger wurde, indem er behauptet, dass er regelmäßig die Antibabypille seiner Frau genommen habe und dass Männer, die Antibabypillen nehmen, nicht schwanger werden. Das Erklärmuster hat die Form einer D-N-Erklärung, zitiert aber irrelevante Sachverhalte. Es ist irrelevant, ob Männer eine Antibabypille nehmen oder nicht. Sie werden nicht schwanger. Die Adäquatheitsbedingungen für D-N-Erklärungen sind zu schwach. Derartige Erklärungen gelten nicht als erfolgreiche Erklärungen! Der Tintenfleck Auf einem Teppich in der Nähe des Schreibtisches befindet sich ein schwarzer Fleck. Wie kann das erklärt werden? Nun, gestern stand auf dem Rand des Schreibtisches ein offenes Tintenfass, der Professor hat sich versehentlich am Schreibtisch gestoßen, worauf das Fass herunterfiel. Obwohl diese Erklärung keine allgemeinen Gesetzmäßigkeiten enthält, gilt sie dennoch als erfolgreiche Erklärung. Jeder Versuch, diese Tatsache exakt unter Verwendung von Naturgesetzen vorauszusagen, würde misslingen. (Wir wären nicht dazu in der Lage.) Die Adäquatheitsbedingungen sind nicht nur zu schwach, sondern auch zu stark! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 313 Das I-S-Modell In Induktiv-Statistischen-Erklärungen wird das Explanandum nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit durch die Prämissen gestützt: Fast jede Streptokokken-Infektion kann durch Penicillin geheilt werden. Jane Jones hatte eine Streptokokken-Infektion. Jane Jones erhielt Penicillin. [r] Konklusion: Jane Jones wurde geheilt. In D-N-Erklärungen besteht zwischen den Prämissen und der Konklusion der Erklärung eine logische Folgebeziehung. In I-S-Erklärungen wird die Konklusion durch die Prämissen nur als wahrscheinlich dargestellt. Diese Beziehung des Stützens kann verschieden stark sein ([r] ist ein Parameter dieser Stärke). SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 314 9

10 Das I-S-Modell Die Bedingung der maximalen Spezifität Fast keine penicillin-resistente Streptokokken-Infektion kann durch Penicillin geheilt werden. Jane Jones hatte eine penicillin-resistente Streptokokken-Infektion. Jane Jones erhielt Penicillin. [r] Konklusion: Jane Jones wurde nicht geheilt. I-S-Erklärungen erfordern eine zusätzliche Adäquatheitsbedingung: Die Erklärung der Heilung von Jane Jones wäre keine gültige I-S-Erklärung, wenn wir gewusst hätten, dass Jane Jones an penicillin-resistenten Streptokokken litt. Daher müssen I-S-Erklärungen immer alles jeweils zur Verfügung stehende Wissen beinhalten. (Bedingung der maximalen Spezifität) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 315 Probleme des I-S-Modells Psychotherapie für Bruce Brown Bruce Brown hat ein neurotisches Symptom. Er geht zu einer Psychotherapie und das Symptom verschwindet. Können wir dies erklären, indem wir darauf hinweisen, dass die meisten Menschen mit diesem Symptom nach einer Psychotherapie gesunden? Falls viele Menschen mit diesem Symptom spontan, d.h. unabhängig von einer Behandlung gesunden, dann ist die Erklärung nicht legitim. Eine hohe Wahrscheinlichkeit ist nicht hinreichend für eine gelungene Erklärung. Selbst wenn die Rate der Menschen, die nach einer Behandlung gesunden, sehr gering ist, wäre die Erklärung korrekt, falls die Rate mit Behandlung größer ist als ohne. Eine hohe Wahrscheinlichkeit ist nicht notwendig für eine gelungene Erklärung. Wir müssen herausfinden, ob die Behandlung irgendeinen nachweisbaren Einfluss auf die Genesung von einem bestimmten Symptom hat, d.h. wir müssen die relevanten von den irrelevanten Einflüssen unterscheiden. Erst dieses Wissen macht die Erklärung erfolgreich! Nicht alle verfügbaren Informationen machen I-S-Erklärungsschemata zu guten Erklärungen, sondern nur die relevanten Informationen! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

11 Probleme des I-S-Modells Syphilis und Paresis Paresis ist eine höhere Form von Syphilis, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 25% auftritt, wenn die Syphilis unbehandelt bleibt. Nehmen wir an, Schmidt hat Paresis und wir fragen, warum. Eine korrekte Antwort wäre: weil er an einer unbehandelten Syphilis litt. (1) a) Unbehandelte Syphilis führt zu Paresis. b) Schmidt hatte eine unbehandelte Syphilis. Konklusion: Schmidt hat Paresis. (2) a) Unbehandelte Syphilis führt zu Paresis. b) Schmidt hatte eine unbehandelte Syphilis. Konklusion: Schmidt hat keine Paresis. [.25] [.75] Während die induktive Stützung für die Konklusion in (2) viel höher als für die in (1) ist, scheint (2) keine akzeptable Erklärung zu sein. (1) dagegen scheint erfolgreich zu sein. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 317 Probleme des I-S-Modells a) 25 % der Opfer unbehandelter Syphilis bekommen Paresis. b) Schmidt hatte eine unbehandelte Syphilis. Konklusion: Schmidt bekommt Paresis. [.25] a) 95 % der Opfer unbehandelter Syphilis, die ein P-Merkmal besitzen, bekommen Paresis. b) Schmidt hatte eine unbehandelte Syphilis. c) Schmidt hatte das P-Merkmal. [.95] Konklusion: Schmidt bekommt Paresis. a) Alle Opfer unbehandelter Syphilis, die ein P-Merkmal und ein Q-Merkmal besitzen, bekommen Paresis. b) Schmidt hatte eine unbehandelte Syphilis. c) Schmidt hatte das P-Merkmal. d) Schmidt hatte das Q-Merkmal. Konklusion: Schmidt bekommt Paresis. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

12 Probleme des I-S-Modells Determinismus... ist die Doktrin, dass alles, was in unserem Universum passiert, vollständig durch vorangehende Bedingungen (allgemeine Gesetze und Randbedingungen) determiniert ist. Falls diese Doktrin wahr wäre, dann wäre jedes Ereignis im Prinzip deduktiv erklärbar und jede I-S-Erklärung wäre eine unvollständige D-N-Erklärung. I-S- Erklärungen ließen sich dann auf D-N-Erklärungen reduzieren und wären kein eigenständiger Erklärtypus (was nicht heißt, dass sie in der Praxis nutzlos wären). Ist der Determinismus wahr? Gibt es Erklärungen die irreduzibel statistisch sind? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 319 Das S-R-Modell Statistische Relevanz Das Hauptproblem des I-S-Modells besteht darin, dass nicht eine hohe Wahrscheinlichkeit sondern die statistische Relevanz der ausschlaggebende Faktor bei nichtdeduktiven Erklärungen zu sein scheint. (Psychotherapie von Bruce Brown und Syphilis-Paresis-Beispiel) Betrachten wir Bruce Brown. Er ist ein Mitglied der Gruppe von Menschen, die an einem neurotischen Syndrom leiden. Innerhalb dieser Gruppe gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit W, von diesem Syndrom spontan zu genesen: Anzahl der Genesenden (G)/Anzahl der Gesamtgruppe (X); W = G/X. Für die Anzahl der Genesenden, die mit Psychotherapie (P) behandelt wurden, können wir eine andere Wahrscheinlichkeit annehmen: W = G+P/X. Nun gilt: Die Psychotherapie ist positiv relevant für die Genesung, falls: W(G/X) < W(G+P/X) Die Psychotherapie ist negativ relevant für die Genesung, falls: W(G/X) > W(G+P/X) Die Psychotherapie ist irrelevant für die Genesung, falls: W(G/X) = W(G+P/X) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

13 Das S-R-Modell Wenn die Psychotherapie positiv relevant für die Genesung von einem neurotischen Syndrom ist, dann gilt: W(G/X) < W(G+P/X) Nur unter diesen Umständen lässt sich die Genesung von Bruce Brown durch die Tatsache erklären, dass er sich einer Psychotherapie unterzog: Bruce Brown gehört zur Gruppe der Menschen, die eine Behandlung durch Psychotherapie bekommen haben und die Wahrscheinlichkeit der Genesung in dieser Gruppe ist größer als die Wahrscheinlichkeit in der Gruppe der Menschen mit diesem Syndrom, die keine Psychotherapie hatten. S-R-Erklärungen haben keine Argumentform. Es gibt keine Aussage über die Höhe der relevanten Wahrscheinlichkeiten. Sie müssen sich nur von anderen Wahrscheinlichkeiten in relevanten Hinsichten unterscheiden. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 321 Das K-R-Modell Kausale Relevanz Ein wichtiger Faktor, in Bezug auf den alle drei Modelle der Erklärung nur eingeschränkt akzeptabel sind, ist der, dass es sich bei Erklärungen zumeist um kausale Erklärungen handelt. Fast alle Beispiele, die kritisch erwähnt worden sind, laufen darauf hinaus, dass eine Erklärung nur dann gelungen ist, wenn in ihr die kausal relevanten Ereignisse oder Sachverhalte genannt werden, die verantwortlich für das zu erklärende Ereignis sind. Kausale Beziehungen sind asymmetrisch (Fahnenmastbeispiel). Die Ursache ist relevant in Bezug auf die Wirkung (Antibabypille). Wir können Vermutungen zu den Ursachen eines bestimmten Ereignisses haben, ohne ein genaues Gesetz zu kennen, das beide miteinander verbindet (Tintenfleck). Die Psychotherapie erklärt die Genesung von einem psychischen Symptom dann, wenn sie diese (zumindest zum Teil) verursacht hat. (Bruce Brown) Syphilis ist die Ursache von Paresis, auch wenn nicht jeder mit Syphilis an Paresis erkrankt. (Schmidt) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

14 Humes Kritik am Begriff der Kausalität David Hume ( ) Hume gilt als einer der wichtigsten Vertreter des klassischen, Britischen Empirismus. Er vertrat eine Philosophie des gesunden Menschenverstandes und wendete sich gegen die traditionelle Metaphysik, die er als Quelle des Irrtums ablehnte. In der Wissenschaftstheorie haben vor allem seine kritischen Ausführungen zur Kausalität und Induktion eine durchschlagende Wirkung gehabt. A Treatise of Human Nature (1739/40) An Enquiry Concerning Human Understanding (1748) An Enquiry Concerning the Principles of Moral (1751) Dialogues Concerning Natural Religion (1779) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 323 Humes Kritik am Begriff der Kausalität Wie können wir Erkenntnis von Kausal-Beziehungen erlangen? Stellen wir uns vor, wir beobachten zwei Billardkugeln. Die eine ist blau und stößt die andere, welche rot ist, an. Danach bleibt die blaue Kugel stehen und die rote bewegt sich in einer bestimmten Richtung fort. Wir könnten dies so erklären, dass wir sagen, der Anstoß der blauen Kugel in einem bestimmten Winkel war die Ursache der Bewegung der roten Kugel. Was können wir tatsächlich beobachten? Eine temporale Asymmetrie zwischen Ursache und Wirkung. Eine raum-zeitliche Nähe zwischen Ursache und Wirkung. Eine konstante Verbindung (Wiederholbarkeit) zwischen beiden. Was wir nicht beobachten können, ist die kausale Beziehung selbst (die geheime Kraft mittels der die Ursache eine Wirkung hervorbringt). Wir besitzen keine Rechtfertigung für die Behauptung, zwischen beiden Ereignissen bestünde eine kausale Beziehung! Wir wissen nur, dass sie in einer regelmäßigen, asymmetischen Beziehung zueinander stehen. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

15 Das K-R-Modell Falls Kausalität nur schwach, nämlich als eine konstante Folge von Ereignissen aufgefasst wird, dann bilden die kausalen Erklärungen eine Teilklasse der D-N-Erklärungen: Für alle E 1, E 2 : Falls E 1 eintritt, dann tritt auch E 2 ein. (gesetzmäßige Verallgemeinerung/ beobachtete Regelmäßigkeit) E 1 ist eingetreten. (Randbedingung) E 2 ist eingetreten (Konklusion) Einer der Gründe, warum die gängigen Modelle wissenschaftlicher Erklärung sich nicht auf Kausalität berufen, hat mit diesem skeptischen Problem zu tun, für das es noch keine adäquate Losung zu geben scheint. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 325 Wissenschaftliche Erklärungen Das deduktiv-nomologische Modell Ein Ereignis/ Phänomen wird erklärt, indem es als Konklusion eines gültigen Arguments dargestellt wird, das besagt, dass es aus einem allgemeingültigen Naturgesetz und den dazugehörigen Anfangsbedingungen logisch folgt. Es gilt universal: P Q P Q Zeitliche/ kausale Asymmetrie Kausal irrelevante Faktoren Das induktiv-statistische Modell Ein Ereignis/ Phänomen wird erklärt, indem es als Konklusion eines Arguments dargestellt wird, das besagt, dass es mit Wahrscheinlichkeit r aus einem statistischen Zusammenhang und den dazugehörigen Anfangsbedingungen induktiv folgt. Mit Wahrscheinlichkeit r gilt: P Q P [r] Q Maximale Spezifität Statistisch irrelevante Faktoren Kausale Relevanz? Unvollständiges Wissen? Determinismus? Statistische Relevanz? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

16 Zur Pragmatik von Erklärungen Emphase a) Warum aß Adam den Apfel? b) Warum aß Adam den Apfel? c) Warum aß Adam den Apfel? Obwohl es immer dieselben Worte sind, handelt es sich um drei verschiedene Fragen, die verschiedene Erklärungen verlangen. Das kann gezeigt werden, indem wir uns die Kontrastklassen ansehen, die für die jeweilige Frage entscheidend sind: a) Warum hat Adam einen Apfel und nicht eine Banane, einen Joghurt usw. gegessen? Kontrastklasse: {Apfel, Banane, Joghurt, Bratwurst,...} b) Warum hat Adam und nicht Eva, eine Ziege oder der Hirte den Apfel gegessen? Kontrastklasse: {Adam, Eva, Ziege, Hirte,...} c) Warum hat Adam den Apfel gegessen und nicht weggeworfen oder irgendwo versteckt? Kontrastklasse: {essen, wegwerfen, verstecken,...} Wenn wir nicht wissen, wonach gefragt wird, werden wir nicht wissen, was eine erfolgreiche Erklärung ist. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 327 Zur Pragmatik von Erklärungen Vorwissen Eine Erklärung ist nicht erfolgreich, wenn sie Tatsachen enthält, die der entsprechenden Hörerschaft schon hinreichend bekannt sind. Das Drehmoment eines Körpers bleibt ohne Einwirkungen einer äußeren Kraft konstant. Der Eiskunstläufer erfahrt keine Einwirkung einer externen Kraft. Der Eiskunstläufer dreht sich um die eigene Achse. Der Eiskunstläufer reduziert seine träge Masse, indem er die Arme eng an seinen Köper anlegt Konklusion: Die Drehung des Eiskunstläufers vergrößert sich. Im Eiskunstläuferbeispiel bspw. wird ein zweiter Zuschauer nicht wissen wollen, ob der Eiskunstläufer seine Arme angezogen hat oder nicht (denn das sieht er). Hier ist es wesentlich auf die Gesetze der Rotationskraft hinzuweisen. Ein anderer mag diese Gesetze kennen und nicht bemerkt haben, dass er seine Arme zum Körper bewegte, dann ist die Anführung dieser Tatsache relevant für die Erklärung usw. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

17 Zur Pragmatik von Erklärungen Idealer explanatorischer Text vs. explanative Informationen Wir müssen zwischen dem idealen explanatorischen Text und der explanativen Information unterscheiden! Der ideale Text einer Erklärung enthält alle Tatsachen und alle Gesetze, die für das jeweilige Explanandum relevant sind. In den meisten Fällen wird ein solcher idealer Text unheimlich komplex und lang sein (... die physikalischen Gesetze und Randbedingungen beim Herunterfallen eines Tintenfasses...). Dieser ideale Text wird in aktualen Erklärungen kaum oder nie vollständig erwähnt. Entscheidend ist vielmehr, dass (je nach Kontext) die entsprechenden Portionen dieses idealen Textes erwähnt werden, die für die entsprechende Absicht und das Frageinteresse benötigt werden. Wenn wir Wissen vermitteln und damit einen Aspekt des idealen Textes einer Erklärung liefern, dann unterbreiten wir die explanativen Informationen. Die Bitte nach einer Erklärungen ist nie eine Bitte um den idealen Text, sondern eine Bitte um explanatorische Informationen. Worin diese Informationen bestehen, das variiert mit unserem Vorwissen, unseren Frageinteressen und dem Kontext, in welchem nach der entsprechenden Information gesucht wird. In der Pragmatik der Erklärung geht es darum, welche Aspekte eines idealen explanatorischen Textes in einem spezifischen Kontext angemessene Erklärungen liefern und welche nicht. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 329 Wissenschaftstheorie Aspekte und Probleme der Bestätigung wissenschaftlicher Theorien SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

18 Empirische Evidenzen Welt??? Explanans (a) (b) Allgemeine Gesetzmäßigkeiten (im Idealfall: Theorie) Randbedingungen/ Hilfshypothesen In welchem Verhältnis müssen das Explanans und die Welt stehen, damit das Explanans empirisch signifikant und wahr ist? Explanandum Wie müssen Explanans und Explanandum aufeinander bezogen sein, damit man von einer Erklärung sprechen kann? Das, was die Theorie erklären bzw. voraussagen soll. Das Explanans einer Erklärung enthält sowohl allgemeine Gesetze als auch Sätze über das Gegebensein spezifischer Sachverhalte (Randbedingungen). Wie lassen sich allgemeine Gesetze bestätigen/verifizieren? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 331 Das H-D-Modell Wie lassen sich Sätze bestätigen, wenn wir deren Wahrheit nicht direkt durch Beobachtung feststellen können? (Die Wissenschaft enthält fast ausschließlich Sätze dieses Typs!) Die klassische Antwort besteht in der H[ypothetisch]-D[eduktiven]-Methode: Eine Hypothese wird durch ihre beobachtbaren Konsequenzen bestätigt bzw. widerlegt. Wenn die beobachtbaren Konsequenzen eintreffen, dann gilt sie als (teilweise) bestätigt; sonst als widerlegt. Boyles Gasgesetz P x V = const. (bei T = const.) Der Druck eines Gases ist bei konstanter Temperatur umgekehrt proportional zu seinem Volumen. (Boyles Gesetz = Hypothese) Das Anfangsvolumen des beobachteten Gases ist 1 cbm. Der Anfangsdruck ist 1 atm. Der Druck wird auf 2 atm erhöht. Die Temperatur bleibt konstant. Konklusion: Das Volumen verringert sich auf 0,5 cbm. (beobachtbare Konsequenz) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

19 Das H-D-Modell Testschema H (zu testende Hypothese) A (beobachtbare Anfangsbedingungen) K (beobachtbare Konsequenz) Genau genommen benötigt jeder Test in einem D-N-Modell weitere Hilfshypothesen, die sich auf die Beobachtbarkeit von Anfangsbedingungen und Konsequenz beziehen. Im Beispiel: Temperaturen und Drücke lassen sich nicht direkt beobachten. Wir brauchen Thermometer, Druckmesser, eine zuverlässige Gaskammer usw. Dies ist in fast allen Testsituationen der Fall. Das Schema muss also folgendermaßen erweitert werden: Erweitertes Testschema H (zu testende Hypothese) A (beobachtbare Anfangsbedingungen) HH (Hilfshypothesen) K (beobachtbare Konsequenz) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 333 Probleme des H-D-Modells Das Problem der alternativen Hypothesen Immer wenn ein beobachtbares Resultat eines H-D-Tests eine gegebene Hypothese bestätigt, bestätigt dieser Test ebenso unendlich viele andere Hypothesen, die mit der gegebenen Hypothese inkompatibel sind. Jede beliebige (aber endliche) Anzahl von Tests lässt endlos viele weitere Kurven zu, die durch die Testpunkte bestätigt werden würden. Wie können wir sicher sein, dass ein Test als Bestätigung für eine bestimmte Hypothese gilt, wenn dieser Test viele weitere, inkompatible Hypothesen bestätigen würde? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

20 Probleme des H-D-Modells Das Problem der statistischen Hypothesen Statistische Gesetzmäßigkeiten lassen sich in einem H-D-Modell nicht testen! Angenommen, wir möchten testen, ob der Gang zur Psychotherapie die Wahrscheinlichkeit der Genesung von einem bestimmten neurotischen Syndrom erhöht. Wie könnten wir das anstellen? Wir könnten ein Experiment mit zwei Gruppen von Personen mit dem entsprechenden neurotischen Syndrom durchführen; eine von beiden erhält eine Therapie, die andere nicht. Problem: Wir können aus dieser Hypothese nicht ableiten, dass die Mitglieder der Therapiegruppe tatsächlich genesen. Wir können lediglich ableiten, dass es wahrscheinlich ist, dass Anzahl der Genesenden in der Therapiegruppe größer ist als die Anzahl der Genesenden in der Gruppe ohne Therapie. Wir können aus der statistischen Hypothese auch nicht ableiten, dass die Anzahl der Genesenden in der Therapiegruppe tatsächlich höher ist als in der Vergleichsgruppe. Wir können lediglich ableiten, dass es wahrscheinlich so ist. Wahrscheinlichkeiten können in der Regel nicht objektiv gestestet werden. D.h., wir können in einem Einzelfall nicht entscheiden, ob es sich um einen bestätigenden (bzw. widerlegenden) Test handelt! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 335 Hempels Rabenparadoxon Hypothesen werden durch positive Instanzen bestätigt. (H-D-Modell) Wenn wir jedes Mal, wenn wir Raben sehen, feststellen, dass sie schwarz sind, neigen wir dazu die Hypothese "Alle Raben sind schwarz" als bestätigt anzusehen. Werden nur wenige Raben beobachtet, ist dies eine schwache Bestätigung; werden dagegen Tausende oder Millionen schwarzer Raben gesehen, ist dies eine starke Bestätigung. Beobachtungen, die eine logisch äquivalente Aussage bestätigen, bestätigen auch die ursprüngliche Aussage. (Äquivalenzbedingung) Hypothesen können auf verschiedene Arten formuliert werden. Zwei logisch äquivalente Formulierungen einer Hypothese werden durch exakt dieselben Objekte bestätigt bzw. widerlegt. D.h., die Bestätigung hängt nicht von der Formulierung einer Hypothese ab. (P Q) ( Q P) (Gesetz der Kontraposition) Eine Aussage der Form P Q ist logisch äquivalent mit einer Aussage der Form ( Q P), d.h. beide Aussagen sind unter genau denselben Umständen wahr (bzw. falsch). SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

21 Hempels Rabenparadoxon Hypothesen werden durch ihre positiven Beobachtungen bestätigt. Beobachtungen, die eine logisch äquivalente Aussage bestätigen, bestätigen auch die ursprüngliche Aussage. (P Q) ( Q P) Alle Raben sind schwarz Alle nichtschwarzen Dinge sind keine Raben Aus den beiden plausiblen Prämissen (H-D-Modell und Äquivalenzbedingung) folgt: Alle Beobachtungen von nicht-schwarzen Objekten, die keine Raben sind, bestätigen die Hypothese "Alle Raben sind schwarz". Das heißt, die Beobachtung von bunten Kühen oder roten Autos bestätigt die Hypothese, dass alle Raben schwarz sind! Intuitiv empfindet man dies als paradox. ( Wir müssen nicht in den Regen hinaus, um Vogelkunde zu betreiben. ) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 337 Hempels Rabenparadoxon Carl G. Hempel nahm an, dass hier kein Paradox, sondern eine psychologische Fehleinschätzung vorliegt und die Beobachtung von runden Bällen oder hohen Türmen tatsächlich die Hypothese "Alle Raben sind schwarz" (schwach) bestätigt. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Raben schwarz sind wird durch die Beobachtung von nicht-schwarzen Nicht-Raben leicht erhöht. Ganz allgemein: jede Beobachtung, die einer Allaussage nicht widerspricht, bestätigt sie. Karl Popper vertrat die Ansicht, dass es für Hypothesen keine Bestätigung gibt. Popper ließ nur die Falsifikation von Hypothesen zu. All unser Bestreben muss es sein, Hypothesen durch negative Beispiele zu Fall zu bringen, zu falsifizieren. Allerdings kam Popper nicht umhin, durch die Hintertüre doch die Idee der Bestätigung zuzulassen. Er nannte sie den Bewährungsgrad einer Theorie. Je häufiger Falsifikationsversuche scheiterten, desto mehr hat sich eine Theorie bewährt (schwach bestätigt). SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

22 Hempels Rabenparadoxon J. L. Mackie versuchte das Raben-Paradox mit wahrscheinlichkeitstheoretischen Überlegungen aufzuweichen. Die Wahrscheinlichkeit für ein beliebiges Objekt ein schwarzer Rabe zu sein ist bei weitem geringer als ein nicht-schwarzer Nicht-Rabe zu sein. Deshalb bestätigt die Beobachtung eines schwarzen Raben die Hypothse ungleich schwerwiegender als die Beobachtung von nicht-schwarzen Nicht-Raben. W. V. O. Quine versucht Hempels Paradox aufzulösen, indem er die Bestätigung einschränkt. Er schlägt vor, nur die Beobachtungen als Bestätigung anzusehen, wo die Objekte natürliche Arten (natural kinds) sind. Natürliche Arten kommen in wissenschaftlichen, z.b. biologischen Gesetzen vor. Ausdrücke wie "Nicht-Raben" jedoch handeln nicht von natürlichen Arten und daher sind Hypothesen, in denen von Dingen wie Nicht-Raben die Rede ist gar keine Naturgesetze, für die es eine Bestätigung geben könnte. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 339 Nelson Goodmans neues Rätsel der Induktion Nelson Goodman ( ) Goodman ist ein führender Vertreter der analytischen Philosophie in den Vereinigten Staaten. Er arbeitete zu erkenntnistheoretischen, wissenschaftstheoretischen, sprachphilosophischen und ästhetischen Themenstellungen. The Structure of Appearance (1951) Fact, Fiction, and Forecast (1955) Languages of Art (1968) Ways of Worldmaking (1976) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

23 Nelson Goodmans neues Rätsel der Induktion Wir definieren das Prädikat grot, welches eine Eigenschaft bezeichnen soll, die ein Ding besitzt, wenn es vor 2009 grün ist und danach rot: 2009 grün 2009 Alle Smaragde sind grün. Alle Smaragde sind grot. grot Beide Hypothesen werden bis 2009 durch genau dieselben Evidenzen gestützt: Das Auffinden grüner Smaragde bis 2009 bestätigt beide Hypothesen; das Auffinden andersfarbiger Smaragde würde beide widerlegen. Alle bisher gefundenen Smaragde waren grün bzw. grot. Beide Hypothesen gelten als exakt gleich gut bestätigt, ganz egal wie viele Testfälle wir heranziehen! Dennoch sind grün und grot zwei inkompatible Prädikate: Ein Ding kann nicht zugleich sowohl grün als auch grot sein! Denn nach 2009 ist ein grünes Ding grün und ein grotes rot. Beiden Hypothesen liefern unterschiedliche Voraussagen: Es können nicht beide zugleich wahr sein! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 341 Nelson Goodmans neues Rätsel der Induktion Lässt sich Goodmans Paradox lösen, indem man darauf hinweist, dass das Prädikat grot im Unterschied zum Prädikat grün komplex ist? (Dürfen wir in unseren Hypothesen nur einfache und keine komplexen, zusammengesetzten Prädikate verwenden?) Welches Prädikat komplex und welches einfach ist, hängt davon ab, wo wir beginnen! Wir können den Fall auch so konstruieren, dass grün komplex und grot einfach ist. Beweis: Wir können grün unter Zuhilfenahme eines weiteren Prädikates, nämlich rün definieren. Ein Gegenstand sei rün, wenn er vor 2009 rot und danach grün ist. Damit lässt sich grün definieren als eine Eigenschaft, die ein Gegenstand dann besitzt, wenn er vor 2009 grot und nach 2009 rün ist. grot rün 2009 grün (d.h. vor 2009 grot, nach 2009 rün) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

24 Nelson Goodmans neues Rätsel der Induktion Lässt sich Goodmans Paradox lösen, indem man darauf hinweist, dass sich das Prädikat grot im Unterschied zum Prädikat grün auf einen ganz bestimmten Zeitpunkt bezieht? Dürfen wir in unseren Hypothesen nur einfache und nicht zeitrelative Prädikate verwenden? Die Wissenschaft enthält viele Hypothesen, in denen unverzichtbare Begriffe vorkommen, die auf bestimmte Zeitpunkte oder Zeitspannen Bezug nehmen! mittelalterlich Pupertät Frühphase von Picassos Malerei die ersten drei Sekunden nach dem Urknall SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 343 Nelson Goodmans neues Rätsel der Induktion Goodmans pragmatische Lösung: Entrenchment Wir benutzen das Prädikat grün und nicht das Prädikat grot in unseren wissenschaftlichen Hypothesen, weil grün in unsere wissenschaftliche Praxis tiefer eingebettet/ verankert ist als grot. Aber prinzipiell hätten wir es auch anders machen können. Entrenchment: Ein Begriff P ist zu einem Zeitpunkt t tiefer eingebettet/ verankert als ein Begriff Q, wenn P in der Zeit vor t häufiger verwendet wurde als Q. Das rein syntaktische H-D-Modell der Bestätigung wissenschaftlicher Hypothesen ist unzureichend, um die Bestätigungs-Beziehung angemessen zu charakterisieren! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

25 Poppers Falsifikationismus Karl [Raimund] Popper ( ) Popper gilt als einer der einflussreichsten Autoren auf den Gebieten der Wissenschaftstheorie sowie der politischen Philosophie. Er kritisierte den Logischen Empirismus und dessen Sichtweise der wissenschaftlichen Methode. In die politische Theorie ist er als wichtiger Kritiker des Marxismus eingegangen. Popper wurde 1965 von der Queen Elizabeth II geadelt. Wichtigste Werke: Logik der Forschung (1934) The Open Society and Its Enemies (1945) Conjectures and Refutations (1965) Objective Knowledge (1972) The Self and Its Brain (1977) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 345 Poppers Falsifikationismus Deduktion vs. Induktion Deduktion (deduktive Argumente) Induktion (induktive Argumente) Alle Menschen sind sterblich. Sokrates ist ein Mensch. Also: Sokrates ist sterblich. Deduktive Argument sind: Prämissen Konklusion Dieser beobachtete Rabe ist schwarz. Jener beobachtete Rabe ist schwarz. Also: Alle Raben sind schwarz. Induktive Argumente sind: nicht erkenntniserweiternd: Der Inhalt der Konklusion ist schon implizit in den Prämissen enthalten. (Wir lernen nichts dazu, wenn wir eine Konklusion ziehen.) notwendig wahrheitserhaltend: Wenn die Prämissen wahr sind, dann muss die Konklusion ebenfalls wahr sein. erosionsbeständig: Die Hinzufügung neuer Prämissen verändern nicht die Gültigkeit eines deduktiven Arguments. absolut: Die Gültigkeit eines deduktiven Arguments kennt keine Grade. erkenntniserweiternd: Der Inhalt der Konklusion geht über den Inhalt der Prämissen hinaus. (Sie ist stärker, allgemeiner. Wir lernen etwas neues hinzu.) nicht notwendig wahrheitserhaltend: Ein induktives Argument kann trotz wahrer Prämissen eine falsche Konklusion besitzen. nicht erosionsbeständig: Neue Prämissen unterminieren die Gültigkeit eines induktiven Arguments. graduell: Die Prämissen können die Konklusion in unterschiedlicher Stärke stützen. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

26 Poppers Falsifikationismus Entdeckung und Bestätigung Wissenschaftliche Hypothesenbildung (Entdeckungszusammenhang) Bestätigung wiss. Hypothesen (Rechtfertigungszusammenhang) Dieser beobachtete Rabe ist schwarz. (Beobacht.) Jener beobachtete Rabe ist schwarz. (Beobacht.) Also: Alle Raben sind schwarz. (Hypothese) Das Aufstellen allgemeiner Hypothesen geschieht über induktive Verallgemeinerungen, die unsere Beobachtungen zusammenfassen. Hypothesenbildung beruht auf akkumulativer Beobachtung. Humes Induktionsskepsis: Es gibt keinerlei Rechtfertigung für induktive Schlüsse. Das Problem der alternativen Hypothesen: Ein und dieselben Beobachtungen rechtfertigen eine Vielzahl inkompatibler Hypothesen. Alle Raben sind schwarz. (Hypothese) Dies ist ein Rabe. (Randbedingung) Also: Er ist schwarz. (beobachtbare Konsequenz) Hypothesen werden anhand ihrer beobachtbaren Konsequenzen (graduell) bestätigt. Bestätigung lässt sich über viele Instanzen (induktiv) akkumulieren. Goodmans neues Rätsel der Induktion: Jede Bestätigung einer Hypothese gilt immer zugleich als eine Bestätigung vieler andere inkompatibler Hypothesen. Hempels Rabenparadox: Hypothesen scheinen sich auch durch irrelevante Beobachtungen stützen zu lassen. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 347 Poppers Falsifikationismus Vermutungen und Widerlegungen Wissenschaftliche Hypothesenbildung (Entdeckungszusammenhang) Bestätigung wiss. Hypothesen (Rechtfertigungszusammenhang) Wissenschaft beginnt nie mit Beobachtungen (induktiv), sondern immer mit Vermutungen / Hypothesen (deduktiv). The work of the scientist consists in putting forward and testing theories. The initial stage, the act of conceiving or inventing a theory, seems to me neither to call for logical analysis nor to be susceptible of it. The question how it happens that a new idea occurs to a man... may be of great interest to empirical psychology; but it is irrelevant to the logical analysis of scientific knowledge. (Popper, Logic of Inquiry) Beobachtungen können zwar nie die Wahrheit wissenschaftlicher Hypothesen begründen (Verifikation), wohl aber ihre Falschheit (Falsifikation). Die Beobachtung eines schwarzen Schwans falsifiziert die Hypothese ein für alle mal, dass alle Schwäne weiß sind. Poppers Bild: Der Wissenschaftler stellt Vermutungen auf und versucht diese durch Experimente und Beobachtungen zu widerlegen. Wenn eine Vermutung eine Reihe von Tests erfolgreich überstanden hat, dann kann sie vorläufig akzeptiert werden. Eine Theorie, ein Gesetz oder eine wissenschaftliche Hypothese sind nie mit Gewissheit wahr. Sie können sich bei der nächsten Testgelegenheit als falsch herausstellen. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

27 Poppers Falsifikationismus Keplers Entdeckung der elliptischen Bahn der Planeten, ein Beispiel Kepler entdeckte, dass sich der Mars in einer elliptischen Bahn um die Sonne bewegt. Wie lässt sich das erklären? Kepler ging davon aus, dass der Orbit der Planeten die Sonne statt die Erde ist. Außerdem vermutete er, dass die Bewegung der Planeten entweder zirkulär oder zusammengesetzt aus wenigen zirkulären Bewegungen ist. Um die elliptische Bahn zu erklären bildete er drei Hypothesen: 1. Der Orbit des Mars ist ein Kreis um ein Zentrum C, welches sich ein wenig von der Sonne entfernt befindet. 2. Der Orbit des Mars setzt sich aus zwei Kreisen zusammen, deren zusammengesetzte Form eiförmig ist, wobei das spitze Ende den sonnennächsten Punkt des Mars bildet. 3. Der Orbit des Mars ist eine Ellipse mit der Sonne in einem der Zentren. Jede dieser Hypothesen, die Kepler nacheinander aufgestellt hat, hat er sorgfältig mit den empirischen Daten verglichen. Die ersten beiden Vermutungen musste er aufgrund ihrer Nichtübereinstimmung mit den verfügbaren Daten verwerfen; nur die dritte Hypothese widerstand allen ihm verfügbaren Kenntnissen über die Bewegung des Mars. Diese ist als das Keplersche Gesetz in die Wissenschaftsgeschichte eingegangen. Kepler hat (1) zunächst einfache Vermutungen angestellt. Er hat dann (2) die daraus folgenden Konsequenzen mit dem beobachteten Daten verglichen und schließlich (3) diejenigen Hypothesen verworfen, deren Konsequenzen nicht mit den beobachteten Daten im Einklang standen. Hypothesenbildung ist kreativ; Hypothesentesten ist falsifikatorisch! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 349 Poppers Falsifikationismus Gut und schlecht bestätigte Vermutungen? Stellen wir uns vor, eine Theorie T sei zu einem Zeitpunkt t 1 von einem Wissenschaftler (Dr. E) aufgestellt worden. Zu t 1 gibt es noch keine Evidenzen für T, so dass es sich um eine reine Vermutung handelt. Zwischen t 1 und t 2 jedoch haben Dr. E und seine Kollegen gezeigt, dass sich mit T eine ganze Reihe von Beobachtungen erklären lassen. Außerdem haben sie T einer ganzen Reihe experimenteller Tests unterzogen, von denen sich jeder einzelne als Erfolg herausgestellt hat. Intuition: Für T hat es zu t 1 keine Rechtfertigung durch Evidenzen gegeben, aber zu t 2 liegen starke empirische Evidenzen für T vor, die uns rechtfertigen, T als eine gute Theorie in der Wissenschaftspraxis weiter zu verwenden. Aus Poppers These, dass es nur Widerlegungen, aber keine Bestätigung für eine wissenschaftliche Theorie geben kann, folgt, dass T zu t 1 eine ebenso unbestätigte Vermutung darstellt wie zu t 2. Das aber ist kontraintuitiv. Wir müssen zeigen können, wie wissenschaftliche Vermutungen durch Evidenzen, die sie bestätigen, gerechtfertigt werden können. Popper führte daher den Bewährungsgrad einer Theorie ein: Je häufiger eine Theorie dem Versuch der Widerlegung widerstanden hat, desto höher ist ihr Bewährungsgrad. Der Begriff des Bewährungsgrades entspricht genau unserem alten Begriff der Bestätigung einer Theorie (Hypothese), wodurch wir uns genau die Probleme wieder einhandeln, die Popper vermeiden wollte! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

28 Poppers Falsifikationismus Die Asymmetrie zwischen All- und Existenzaussagen Alle Raben sind schwarz. Diese Allaussage lässt sich durch die Beobachtung von schwarzen Raben graduell (induktiv) bestätigen. Diese Allaussage lässt sich durch die Beobachtung eines einzigen nichtschwarzen Raben absolut (deduktiv) falsifizieren. Dies ist ein weißer Rabe. Nicht alle Raben sind schwarz. Es gibt schwarze Schwäne. Diese Existenzaussage lässt sich durch die Beobachtung von weißen Schwänen graduell (induktiv) falsifizieren. Diese Existenzaussage lässt sich durch die Beobachtung eines einzigen schwarzen Schwans absolut (deduktiv) verifizieren. Dies ist ein schwarzer Schwan. Es gibt schwarze Schwäne. Es gibt keinen intrinsischen Zusammenhang zwischen Verifikation/Bestätigung und induktiven (graduellen) Argumenten bzw. Falsifikation/Widerlegung und deduktiven (absoluten) Argumenten. Ob sich eine Hypothese absolut oder nur graduell bestätigen/falsifizieren lässt, hängt von ihrer logischen Form und nicht von der angewandten Methode ab. Verifikation und Falsifikation sitzen im selben Boot! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 351 Poincarés Konventionalismus [Jules] Henry Poincaré ( ) Poincaré ist ein bedeutender Mathematiker, Physiker und Wissenschaftstheoretiker, welcher in Paris lehrte. Er interessierte sich für nicht-euklidische Geometrie, entdeckte einen Vorläufer der speziellen Relativitätstheorie und formulierte wichtige Gesetze in der Chaostheorie. In wissenschaftstheoretischer Perspektive gilt er als Begründer des Konventionalismus. Wichtigste Werke Science and Hypothesis (1902) The Value of Science (1905) Science and Method (1908) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

29 Poincarés Konventionalismus Welchen Status haben die Axiome der Geometrie? Die geometrischen Axiome sind... weder synthetische Urteile a priori noch experimentelle Tatsachen. Es sind auf Übereinkommen beruhende Festsetzungen; unter allen möglichen Festsetzungen wird unsere Wahl von experimentellen Tatsachen geleitet; aber sie bleibt frei und ist nur durch die Notwendigkeit begrenzt, jeden Widerspruch zu vermeiden... Mit anderen Worten: die geometrischen Axiome... sind nur verkleidete Definitionen. (Poincaré, Science and Hypothesis) Historischer Hintergrund Kant betrachtete die Axiome der Euklidischen Theorie als synthetische Urteile a priori (d.h. als Urteile, die vor aller Erfahrung liegen und gleichzeitig als die Bedingung der Möglichkeit der räumlichen Erfahrung gelten). Die Weiterentwicklung der Geometrie durch Hilbert und Lobachevsky zeigte, dass sich alternative Geometrien entwickeln lassen, die dieselbe logische und mathematische Legitimität wie die Euklidische Geometrie besitzen. Poincaré arbeitete mit der Geometrie von Lobachevsky und fand verschiedene Anwendungen, die zeigten, dass diese sich auf einigen Gebieten besser eignet als die Euklidische Geometrie. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 353 Poincarés Konventionalismus Welchen Status haben die Axiome der Geometrie? Alle geometrischen Systeme sind auf dieselbe Realität bezogen. Sie behandeln denselben Raum, obgleich sie sich in der sprachlichen Formulierung unterscheiden und von verschiedenen/ inkompatiblen Axiomen ausgehen. Die Wahl einer Theorie ist letztlich rein konventionell und basiert auf Prinzipien der theoretischen Ökonomie und Einfachheit. Der Grund, warum wir gewöhnlich die Euklidische Geometrie favorisieren, liegt darin, dass sie für die meisten Anwendungen die einfachste Theorie ist. In Bezug auf spezifische Anwendungen kann es aber sein, dass eine andere, alternative Theorie bequemer als die Euklidische ist. Beispielsweise nutzte Einstein im Jahre 1915 eine nicht-euklidische Geometrie um die Relativitätstheorie zu formulieren, da dies zu den einfachsten Resultaten führte. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

30 Poincarés Konventionalismus Welchen Status haben wissenschaftliche Hypothesen im allgemeinen? Obwohl wissenschaftliche Theorien auf Erfahrung beruhen, so sind sie doch weder verifizier- noch falsifizierbar durch die Erfahrung allein! Wenn wir beispielsweise ein mathematisches Gesetz finden möchten, das eine gegebene Serie von Beobachtungen beschreiben soll, dann wird üblicherweise die einfachste Linie eines gegeben Graphen von Punkten interpoliert. Die tatsächliche Kurve, die wir in unserer Theorie mit mathematischen Mitteln konstruieren, hängt sowohl von der Erfahrung als auch von der Einfachheit der Kurve ab je einfacher die Kurve, desto mehr Punkte werden außerhalb dieser liegen. Die interpolierte Kurve das angenommene Gesetz ist keine direkte Generalisierung aus der Erfahrung, denn sie korrigiert die Erfahrung! Welche Linie wir wählen (welche Theorie wir favorisieren), hängt von unseren Entscheidungen ab! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 355 Duhems Holismus Pierre [Maurice M.] Duhem ( ) Duhem war ein bedeutender Physiker und Mathematiker, der an der Universität von Bordeaux theoretische Physik lehrte. Auf dem Gebiet der Wissenschaftstheorie lieferte es sich einen heftigen Disput mit Poincaré. Seine bedeutendste Entdeckung, nämlich dass bei der empirischen Bestätigung einer Hypothese stets ein Gefüge weiterer Annahmen vorausgesetzt werden muss, ist als Duhem-Quine These in die Geschichte eingegangen. Wichtigste Werke The Aim and Structure of Physical Theory (1904/05) The Value of Science (1904/05) Physics of a Believer (1905) To Save the Phaenomena (1908) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

31 Duhems Holismus Duhem hat gezeigt, dass sich aus einer einzelnen Hypothese keine beobachtbaren Konsequenzen ableiten lassen, sondern nur aus der Hypothese zusammen mit einer ganzen Reihe von Zusatzannahmen (weitere Hypothesen, Annahmen über bestimmte Tatsachen und Annahmen zum experimentellen Versuchsaufbau). H... sei eine Hypothese, die überprüft werden soll A 1, A 2, A 2... seien die entsprechenden Zusatzannahmen O... sei der Beobachtungssatz, der sich aus H und A 1, A 2, A 2 ableiten lässt. (H & A 1 & A 2 & A 2 ) O H-D-Testmodell Nun nehmen wir an, dass O nicht eintritt. Können wir daraus schließen, dass H falsifiziert wird? Offensichtlich nicht, denn nicht-o impliziert lediglich: nicht (H & A 1 & A 2 & A 2 ) (nicht H) oder (nicht A 1 ) oder (nicht A 2 ) oder (nicht A 3 ) Wir können aus dem Fehlschlagen eines empirischen Tests nur schließen, dass entweder unsere Hypothese oder eine oder mehrere Zusatzannahmen falsch sind. Weder die Beobachtung, noch die Logik kann uns zeigen welche der verschiedenen Annahmen wir verwerfen sollen! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 357 Duhems Holismus Entscheidungsexperimente: Nehmen wir an, wir hätten zwei sich ausschließende Hypothesen H 1 und H 2, und nehmen wir weiter an, alle Zusatzannahmen, die wir machen müssen, um diese Hypothesen zu testen, lassen sich durch ein einziges Symbol A darstellen, dann haben wir die folgenden Annahmen: H 1 oder H 2 (H 1 und A) O 1 (H 2 und A) O 2 Nun machen wir einen Test und finden O 1 und nicht O 2. Daraus können wir schließen, dass: nicht (H 2 und A) (nicht H 2 ) oder (nicht A) Holismus: Wir wissen nicht, ob H 2 oder die Zusatzannahmen zur falschen Vorhersage führten. Aber: Wir waren in der Lage, eine korrekte Voraussage mit A zu machen! Unbestimmtheit: Das Argument gelingt nur, wenn wir wir wissen, dass nur eine der beiden Hypothesen korrekt ist. Wir können aber nie die Möglichkeit ausschließen, dass es weitere Hypothesen H 3,..., H n gibt, die inkompatibel mit H 1 und H 2 sind. Ein Entscheidungsexperiment ist nur möglich, wenn wir alle möglichen Hypothesen erschöpfend in Betracht gezogen haben. Dazu aber sind wir nie in der Lage. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

32 Kuhns Paradigmen und Revolutionen Thomas [Samuel] Kuhn ( ) Kuhn gilt als einer der wichtigsten amerikanischen Wissenschaftstheoretiker. Er lehrte in Berkeley und später am MIT Philosophie und Wissenschaftsgeschichte. Sein wichtigstes Werk Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen schrieb er schon als Student in Havard. Er gilt als einer der wichtigsten Kritiker des Falsifikationismus. Wichtigstes Werk The Structure of Scientific Revolutions (1962) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 359 Kuhns Paradigmen und Revolutionen Der Grundzug von Kuhns Theorie ist die Betonung des revolutionären Charakters wissenschaftlichen Fortschritts, wobei eine Revolution in der Wissenschaft zur endgültigen Aufgabe einer theoretischen Struktur (eines Paradigmas) führt, die durch eine andere, mit ihr unvereinbare (inkommensurable) Struktur ersetzt wird. Kuhns Vorstellung von wissenschaftlichem Wandel Vor-Wissenschaft Normale Wissenschaft Krise Revolution Normalwissenschaft SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

33 Kuhns Paradigmen und Revolutionen Paradigmen und Normalwissenschaft Normalwissenschaft ist ein Problemlösen, das sich nach den Regeln eines Paradigmas richtet. Eine voll entwickelte Wissenschaft wird durch ein einziges Paradigma geleitet: Die Probleme und Rätsel eines Paradigmas sind entweder theoretischer oder instrumenteller Natur (Berechnung der Planetenbewegungen vs. Präzisierung teleskopischer Betrachtungen). Das Scheitern bei der Lösung paradigmatischer Probleme wird als Wissenschaftlers und nicht als Scheitern des Paradigmas gewertet. Scheitern des Ein Normalwissenschaftler muss dem Paradigma, in welchem er arbeitet, unkritisch gegenüberstehen. Die Ausbildung eines Wissenschaftlers innerhalb eines wissenschaftlichen Paradigmas besteht im Lösen von Standardproblemen, der Anwendung der Theorie auf Standardsituationen sowie dem Ausführen von Standardexperimenten, die ihn mit den Methoden und Techniken des Paradigmas vertraut machen. Probleme, die sich einer Lösung widersetzen, werden eher als Anomalien im Paradigma statt als Falsifikationen des Paradigmas betrachtet. SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 361 Kuhns Paradigmen und Revolutionen Krise und Revolution Zu einer Krise kommt es, wenn: eine Anomalie die entscheidenden Grundlagen eines Paradigmas bedroht; eine Anomalie in Bezug auf soziale Erfordernisse dringlich ist; es zu viele Anomalien gibt oder die Zeitspanne ihrer Resistenz zu groß wird; sich ein ein rivalisierendes Paradigma einstellt. Die Paradigmen lösen sich nicht so voneinander ab, dass das eine die Anomalien des anderen löst, sondern dieser Prozess ist so zu beschreiben, dass ein neues Paradigma ganz andere Fragestellungen mit sich bringt, und damit die Problemstellungen des alten Paradigmas als obsolet oder müßig betrachtet. Rivalisierende Paradigmen erachten unterschiedliche Fragen als legitim oder bedeutsam! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

34 Kuhns Paradigmen und Revolutionen Die Inkommensurabilität von Paradigmen Anhänger rivalisierender Paradigmen leben in verschiedenen Welten. Weil die Fragen, Problemstellungen und überhaupt die Ansicht, was eigentlich die Phänomene sind, die die Theorie zu erklären hat, für zwei rivalisierende Paradigmen so extrem unterschiedlich sind, kann es nach Kuhn kein logisches oder empirisches Argument geben, dass die Überlegenheit des einen über das andere Paradigma beweist und das darüber hinaus einen vernunftgeleiteten Wissenschaftler zwingen könnte, den Wandel zu vollziehen. Wenn zwei Paradigmen keine wissenschaftlichen Standards miteinander teilen, dann gibt es keine gemeinsamen Voraussetzungen, vor welchen sich stringente Argumentationen für und wider eine Theorie überhaupt entwickeln lassen. Rivalisierende Paradigmen sind einander inkommensurabel! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 363 Feyerabend: Anything goes Paul [Karl] Feyerabend ( ) Der österreichische Philosoph Paul Feyerabend beschäftigte sich vorwiegend mit der Wissenschaftstheorie, Erkenntnistheorie und den sozialen Folgen der Wissenschaft. In seinem wichtigsten Werk (Wider den Methodenzwang) behauptete er, dass der Wissenschaftsfortschritt hauptsächlich durch Irrtümer, Irrationalitäten und abgelehnte Theorien zustande gekommen ist. Wichtigste Werke Wider den Methodenzwang (1974) Science in Free Society (1978) Wissenschaft als Kunst (1984) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

35 Feyerabend: Anything goes Wenn die wissenschaftlichen Methodologien (Verifikationismus, Falsifikationismus, Holismus etc.) als Regeln aufgefasst werden, die vorschreiben, wie sich ein Wissenschaftler in einer realistischen Situation entscheiden soll, dann sind diese nach Ansicht Feyerabends nicht nur wirklichkeitsfern, sondern schädlich: Der Gedanke, die Wissenschaft könne und sollte nach festen und allgemeinen Regeln betrieben werden, ist sowohl wirklichkeitsfern als auch schädlich. Er ist wirklichkeitsfern, weil er sich die Fähigkeiten des Menschen und die Bedingungen ihrer Entwicklung zu einfach vorstellt. Und er ist schädlich, weil der Versuch, die Regeln durchzusetzen, zur Erhöhung der fachlichen Fähigkeiten auf Kosten unserer Menschlichkeit führen muss. Außerdem ist der Gedanke für die Wissenschaft selbst von Nachteil, denn er vernachlässigt die komplizierten physikalischen und historischen Bedingungen des Fortschritts.... Alle Methodologien haben ihre Grenzen, und die einzige Regel, die übrigbleibt, lautet Anything goes. (Paul Feyerabend, in: Wider den Methodenzwang) SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 365 Feyerabend: Anything goes Wissenschaft vs. Wissenschaftsmethodologie Scharlatan: Relativ ungebundene Einführung eines neuen, noch unentwickelten Standpunktes, ohne diesen anschließend auf die Probe zu stellen. Wissenschaftler: Relativ ungebundene Einführung eines neuen, noch unentwickelten Standpunktes, der anschließend der härtesten Prüfung unterzogen wird. Ein Wissenschaftler unterscheidet sich von einem Scharlatan weder darin, wie er zu seinen Thesen gekommen ist, noch in den Inhalten der vertretenen Theorie. Der Unterschied besteht darin, wie der Wissenschaftler mit seinen Hypothesen umgeht. Er ist bereit, sie in allen möglichen Fällen auf die Probe zu stellen; er arbeitet ihre Konsequenzen und internen Schwierigkeiten heraus; er berücksichtigt die Einwände gegen seine Ansicht und wird sie aufgeben, wenn sie der Kritik nicht standhält. In der Wissenschaft reicht es nicht aus, seinen Launen und Neigungen nachzugehen! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

36 Feyerabend: Anything goes Inkommensurabilität der beobachtbaren Konsequenzen einer Theorie Feyerabends Sichtweise der Inkommensurabilität von wissenschaftlichen Theorien deckt sich nur zum Teil mit der Ansicht Kuhns. Seine Sichtweise leitet sich von der Vorstellung der Theorieabhängigkeit der Beobachtung ab. In einigen Fällen können sich die Prinzipien zweier rivalisierender Theorien so radikal voneinander unterscheiden, dass beide Theorien keine einzige Beobachtungsaussage gemeinsam haben! In solchen Fällen ist es nicht möglich, die beiden Theorien sinnvoll miteinander zu vergleichen. Sie sind daher inkommensurabel (nicht miteinander vergleichbar). Klassische Mechanik: Physikalische Objekte besitzen eine Form, eine Masse und ein Volumen und diese Eigenschaften können nur durch physikalische Wechselwirkungen verändert werden. Relativitätstheorie: Eigenschaften wie Form, Masse oder Volumen existieren nicht als solche. Sie werden zu Relationen zwischen physikalischen Objekten und einem Bezugsrahmen und können daher ohne eine physikalische Wechselwirkung verändert werden, indem man von einem Bezugsrahmen zum anderen wechselt. Jeder Beobachtungsaussage über Gegenstände in der klassischen Mechanik kommt eine grundsätzlich andere Bedeutung zu als einer ähnlichen Beobachtungsaussage innerhalb der Relativitätstheorie! SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 367 Wissenschaftstheorie Was ist eigentlich eine wissenschaftliche Theorie? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie

37 Was eigentlich ist eine wissenschaftliche Theorie Das Problem theoretischer Terme Das Problem der Bestätigung einer Hypothese kommt dadurch zustande, dass wissenschaftliche Hypothesen über ihre stützenden Belege hinausgehen. Eine Hypothese wie Alle Raben sind schwarz kann falsch sein, obwohl jeder bisher beobachtete Rabe schwarz war. Auch Theorien gehen über ihre Belege hinaus, und zwar noch viel weitgehender. Sie berufen sich zumeist auf ungewöhnliche und in vielerlei Hinsicht unbeobachtbare Entitäten, wie Neutrinos, Kräfte, Felder, Triebe oder Motive. Hier stellen sich nicht nur Probleme der Realität der eingeführten Entitäten, sondern auch Fragen hinsichtlich der empirischen Signifikanz der von einer Theorie postulierten Gegenstände. Existieren theoretische Gegenstände wirklich? Wie verhalten sich theoretische Gegenstände hinsichtlich der experimentellen Daten, die eine Theorie stützen bzw. widerlegen? SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie 369 Der klassische (syntaktische) Ansatz Eine wissenschaftliche Theorie ist eine Menge von Sätzen, die in einer Sprache mit spezifischem Vokabular und klar angegebener Struktur formuliert sind. Rudolf Carnap ( ) Theoretische Prinzipien mathematisch formulierte Axiome der Theorie Beispiel: P x V = const. Korrespondenzregeln Verfahren der Messung der einzelnen Symbole Beispiel: p sei der Druck an einem Druckmessgerät Theoretische Terme Grundbegriffe der Theorie, die sich nicht auf Bebachtbares beziehen Beispiel: kinetische Energie, Positron Beobachtungsterme Ausdrücke, die einen empirischen Gehalt besitzen Beispiel: ist rot, wiegt 3 Tonnen SS 2008 Einführung in die Theoretische Philosophie