Wie hat sich unser wissenschaftliches Weltbild von der Großwildjagd bis zur Polykrise entwickelt – und warum brauchen wir heute neue Denkansätze jenseits von Newton?
Student der HESCOR Ringvorlesung Tristan Boente nimmt uns mit auf eine Reise durch kumulative Kultur, „Wicked Problems“ und das Erdsystem als gekoppeltes Sphärenmodell – und zeigt, welche Verantwortung aus unserer menschlichen Agency erwächst.
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Egal, ob wir grade als Jäger einer Herde nachstellen oder ob wir uns überlegen müssen, wie die Ernährungssicherheit der Menschheit unter Bedingung des Klimawandels gewährleistet werden kann, gilt für uns Menschen eines: selbst unser grundlegendes körperliches Wohlbefinden erfordert ein Verständnis der Welt um uns herum, unsere Rolle in ihr und eine Reflektion unserer Ziele und Lösungsstrategien.
Der Grund, aus dem ich mich nicht mit einfachsten Mitteln auf Großwildjagd stürzen muss, um mich ernähren und warm halten zu können, aber auch der Grund, aus dem ich mich über den menschgemachten Klimawandel sorgen muss, ist, dass unsere Vorfahren ihre Ideen über die Welt, ihre technischen Mittel und ihre Werte immer und immer wieder der nächsten Generation zum Verfeinern weitergegeben haben. So muss jede Generation die Weltbilder, Lösungsansätze der vorherigen nicht wieder von der Pike auf neu lernen, sondern kann über ihre Vor- und Nachteile reflektieren und auf ihnen aufbauen. Dieser Prozess nennt sich kumulative Kultur.
Kumulative Kultur passiert nicht in einem gleichmäßigen Tempo, sondern beschleunigt sich mit der Menge an Möglichkeiten, die wir bereits haben. Je mehr wir wissen, desto mehr können wir dazu lernen. So ist davon auszugehen, dass bereits frühe anatomisch moderne Menschen vor etwa 300.000 Jahren beobachten, logisch denken, rechnen und Methoden entwickeln konnten. Aber erst mit der Entwicklung von Schriftsystemen im Kontext früher Agrargesellschaften (vermutlich eigentlich zu Buchhaltungszwecken) war der Prozess der kulturellen Weitergabe effizient genug, um uns Philosophie und Wissenschaft im heutigen Sinne zu ermöglichen.
Während zwischen den ersten modernen Menschen, von denen wir wissen und den ersten Schriften, von denen wir wissen etwa 295.000 Jahre vergingen, brauchte es nur etwa 4.700 Jahre von da an, bis Isaac Newton in seinem 1687 erschienenen Werk „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ den Grundstein für die klassische Mechanik legte und damit die meisten mechanischen Prozesse unserer unmittelbaren Umwelt systematisch berechenbar machte.
Um das Ausmaß dieses Unterschieds zu veranschaulichen, benutzen wir die altbewährte Skala der Banane. Die pinke Linie, das sind die Jahre, die es ungefähr gebraucht hat, bis Menschen die ersten Schriften entwickelt haben. Die blaue Linie zeigt die Zeit, die es ungefähr von da bis zu Newtons Theorien gebraucht hat.
Doch so bahnbrechend, rigoros und mathematisch versiert Newtons Grundideen auch waren, musste er wie alle Menschen, die versuchen die Welt zu versehen, gewisse Grundannahmen treffen, die erstmal als gegeben angenommen werden müssen.
Drei besonders wichtige Annahmen schauen wir uns jetzt einmal im Überblick an. Eine von Newtons Grundannahmen lässt sich als Reduktionismus bezeichnen. Das heißt, dass Systeme im Ganzen der Summe ihrer Teile entsprechen. Dementsprechend können wir davon ausgehen, dass wir, wenn wir die Teile ausreichend beschrieben haben und ihre Interaktion verstehen, auch alle Eigenschaften des Ganzen daraus ableiten können. Auch gilt der sogenannte Determinismus, das heißt, wenn wir immer die gleichen Ausgangsbedingungen annehmen würden, würden immer die gleichen Ergebnisse zu Stande kommen. Es könnte keine Zufälle oder Abweichungen geben. Auch gilt eine sogenannte Zeitumkehrsymmetrie, das heißt, dass die grundlegenden Naturgesetze unabhängig der zeitlichen Ausrichtung funktionieren und diese Gesetze auch zu jedem Zeitpunkt gleichermaßen gelten.
In Jahrhunderten seit Newton entwickelten sich Wissenschaft und Technik in einem nie da gewesenen Tempo und befeuerten sowohl die industrielle Revolution als auch die voranschreitende Globalisierung. Mit all diesen radikalen Änderungen unserer Lebensweise sind unserer Umwelt und unsere Rolle in ihr heute radikal anders als über den Großteil der menschlichen Geschichte. Viele früher aufwendige Prozesse lassen sich technisch automatisieren, die durchschnittliche Lebenserwartung ist enorm gestiegen, die Weltbevölkerung hat sich immer wieder vervielfacht, nicht zuletzt durch eine immer intensivere und effizientere Landnutzung und so weiter und so fort…
Leider kam diese intensive Nutzung der Ressourcen der Erde nicht ohne Nebenwirkungen aus und heute sind viele unserer größten Probleme hausgemacht. Unserer Bodennutzung sorgt für vermehrte Erosion und Wüstenbildung, die Überdüngung reduziert global die Biodiversität und schafft sogenannte Todeszonen in Teilen der Ozeane, in denen nichts mehr leben kann. Die Bodenversiegelung verschärft Umweltkatastrophen wie Fluten, Epidemien werden in der globalisierten Welt schnell zu Pandemien und die fossilen Brennstoffe, die unsere Industrie am Laufen halten, bringen das Klima aus jenem relativen Gleichgewicht einer verhältnismäßig kalten Erde, unter der wir Menschen uns überhaupt entwickelt haben und so weiter und so fort…
Isoliert betrachtet klingen diese Probleme bereits übel genug, doch auf der Erde ist kein System wirklich isoliert von allen anderen. In der Erforschung des Erdsystems, wie beispielsweise hier bei HESCOR, müssen stets verschiedene wissenschaftliche Themenbereiche und ihre Ergebnisse zu einem sinnigen Ganzen zusammengebracht werden. Eine hilfreiche Idee dabei, ist das Verständnis der Erde als ein Zusammenspiel miteinander gekoppelter Sphären. Wie auf dieser bereits sehr vereinfachten Abbildung zu sehen, gibt es zahlreiche Stoff- und Energieflüsse zwischen den verschiedenen Sphären, die eine isolierte Betrachtung unmöglich machen. Ändern wir jetzt zum Beispiel die Zusammensetzung der Atmosphäre, so verändern wir über veränderte Niederschlagsmuster und Temperaturen auch die Wasserverteilung, also die Hydrosphäre und im Kontext von Eis die Kryosphäre, damit auch die Bewohnbarkeit gewisser Ökosysteme von verschiedenen Arten, also die Biosphäre, welche aber wiederum die Atmosphäre mitbeeinflusst, zum Beispiel durch Photosynthese. Menschen ändern wiederum ihre Landnutzung, um mit den veränderten Lebensumständen umzugehen und so weiter und so fort…
In einem solchen System sind unserer Probleme nicht isoliert und einfach zu lösen, sondern unfassbar verzwickt, was ihnen nicht zu Unrecht den Namen „Wicked Problems“ eingebracht hat. Wicked Problems lassen sich folgendermaßen charakterisieren: wir haben diverse Interessen, die gerne mal im Konflikt zueinanderstehen. Alle Probleme, die wir haben sind miteinander verknüpft und die Verknüpfungen sind oft relativ unklar, sodass jedes Problem unerwarteterweise eigentlich die Folge eines anderen sein kann. Die Informationslage ist also extrem verwirrend. Außerdem kann jeder Lösungsansatz irreversible und möglicherweise, die Schwere des eigentlichen Problems übersteigende Kollateralschäden mit sich bringen, gerne auch mal auf anderen Ebenen und in anderen Problemfeldern. Wenn wir Lösungsansätze anwenden wollen, können wir diese nicht vorher direkt oder ultimativ testen. Außerdem sind verschiedenen Ebenen betroffen, wir können Probleme im sozialen, im politischen, im technologischen, im gesundheitlichen, im wirtschaftlichen, und umweltlichen haben und alle diese Probleme hängen auf sehr komplexe Art und Weise zusammen, sodass eine Änderung in einem System jedes andere System mitbeeinflussen kann. Eine solch bunte Vielfalt an Krisen nennt sich Polykrise, was namentlich, finde ich, sehr passend ist für eine komplexe Strickung von Problemen von Menschen untereinander und zu ihrer Umwelt. Um solch einer Komplexität Herr zu werden, braucht es neue wissenschaftliche Grundideen, die über das, was das Newtonsche Paradigma für uns leisten kann, hinaus gehen. Um das ein wenig klarer hervorzuheben, schauen wir uns nochmal unser Geosphärenmodell an. Die Größe, Komplexität und gegenseitige Kopplung der Sphären machen Vorhersagen generell bereits schwierig, dennoch könne wir an den meisten Stellen physikalische Theorien nutzen, die weitgehend nach Newtons Prinzipien gleichbleibende Gesetzmäßigkeiten arbeiten. Thermodynamik und Strahlungsphysik ermöglichen und beispielsweise bereits eine recht gute Beschreibung und Vorhersagekraft für die meisten Energieflüsse vor allem in Verbindung mit Statistik und Computersimulation. Eine Sphäre in der Modelle mit Annahmen gleichmäßig geltende Gesetzmäßigkeiten, die sich mathematisch fassen lassen, noch einiges zu wünschen übrig lassen, ist die Biosphäre, also der Teil des Erdsystems, der Organismen und Ökosysteme, inklusive uns und unserer diversen Lebensweisen, Strukturen und Landnutzung enthält. Gerade diese Sphäre ist leider sehr zentral für viele unserer Probleme und braucht dementsprechend alternative Denkansätze. Glücklicherweise können wir auch hier auf die Ideen eines Urgesteins der frühen Naturwissenschaften aufbauen, nämlich auf denen von Charles Darwin. Besonders interessant für uns ist hier das Prinzip der Evolution durch Weitergabe, Veränderung und Selektion. Vielleicht erkennt ihr schon die Ähnlichkeit zu meiner Beschreibung der kumulativen Kultur am Anfang des Videos. Natürlich sprechen wir im Kontext der Evolutionsbiologie nicht von Know-How-Information, sondern von Information über den Aufbau von Organismen, nicht von sozialen Lernmechanismen, sondern von Vererbung, und der Wandlungsprozess wird von Mutation und natürlicher Selektion im Zusammenspiel mit der Vererbung angetrieben, aber die Ähnlichkeit der Prozesse ist dennoch frappierend. Tatsächlich verstehen manche Wissenschaftler, wie beispielsweise die Physikerin Sara Imari Walker, unsere Technologie vor dem Hintergrund ihrer enormen, durch einen evolutionären Prozess entstandenen Komplexität, auch als eine Art von Leben. Sara Walker ist eine der prominentesten VertreterInnen der sogenannten „Assembly Theory“. Diese Theorie versucht die Lücke unserer Erklärungsfähigkeit durch eine Einbettung des Prinzips von Komplexität durch Evolution in eine physikalische Theorie anzugehen. Dabei trifft sie an ein paar Stellen interessante Grundannahmen, die sich deutlich von jenen des Newtonschen Paradigmas unterscheiden.
Statt von einem Reduktionismus auszugehen, arbeitet die Assembly Theory mit dem Prinzip der Emergenz, also damit, dass Systeme im Ganzen auch Eigenschaften haben können, die allen ihrer Teile fehlen und sich nicht unmittelbar aus diesen erklären lassen.
Die Assembly Theory schließt deterministische Muster nicht vollständig aus, arbeitet aber selbst eher mit Wahrscheinlichkeiten. Ihr zentrales Maß ist der Assembly Index, der minimale Herstellungsschritte für ein Objekt angibt, beispielsweise für ein chemisches Molekül. Dabei ist ein sehr hoher Assembly Index ohne, dass wir ein evolutionäres System annehmen, sehr sehr unwahrscheinlich. Statt eine Zeitumkehrsymmetrie anzunehmen, haben wir eine Pfadabhängigkeit, das heißt, einmal gebildete Strukturen beeinflussen die weiteren Möglichkeiten und Entwicklungen sind nicht umkehrbar. In der Physik gehen heutzutage meistens von einer immer weiter steigenden Entropie, also ungefähr einer immer steigenden Unordnung im Universum aus. Die Entstehung großer Komplexität, wie beispielsweise bei Leben, wäre hier also als eine lokale Anomalie zu verstehen. Die Assembly Theory gibt genau für diese Anomalie eine sinnige Erklärung über die Evolution von Systemen, die damit selektiv hochkomplexe Strukturen hervorbringen kann. Manchmal wird das Agency genannt. All diese Denkansätze befinden sich noch in einer ziemlichen Grundlagenebene der Biophysik. Sicherlich ermöglichen sie uns nicht die Biosphäre in einer Art und Weise vorherzusagen, wie wir das mit anderen Sphären können, doch die Grundannahmen sind durchaus interessant und revolutionär. Doch nochmal zurück zu Agency: die kennen wir doch eigentlich irgendwo anders her. Bei uns Menschen geht Agency noch weiter. Unsere Agency ist nicht nur das Hervorbringen großer Komplexität, nicht nur eine Regulation des Verhaltens an Umwelteinflüsse wie bei anderen biologischen Organismen, sondern zielgerichtete und geplantes Verhalten, inklusive großer Fähigkeiten unser grundlegendes Weltverständnis zu wandeln. Damit liegt nicht nur große Macht, sondern auch große Verantwortung in unseren Händen und Hirnen. Die brennende Frage, die uns hier sowohl wissenschaftlich im Verständnis der Welt um uns herum als auch philosophisch und politisch umfassen und organisatorischen Umsetzen wirklich erstrebenswerter Ziele zum Erdenken immer neuer Ansätze befeuern muss ist die folgende: Wie können wir als Menschen langfristig lebenswert existieren? Und da wir in absehbarer Zeit höchstwahrscheinlich völlig abhängig von diesem Planeten bleiben werden, damit auch: wie können wir auf Arten leben und Land nutzen, die es uns ermöglichen uns zu ernähren, warm zu halten, miteinander zu koexistieren, und emotionales Wohlbefinden erlangen zu können, ohne dabei das ökologische Fundament, das Nahrungsproduktion, Wirtschaft, menschliche Kooperation und Wohlbefinden überhaupt möglich macht, irreparabel zu zerstören?
Es bleibt also spannend, denn es geht nicht um weniger als die Bewohnbarkeit unseres Planeten und selbst in unserer unmittelbarsten Umwelt gibt es noch viele unerklärte Geheimnisse.
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