Kapitel 3 Mereologisch-reduktive Erklärungen

in Naturalismus
Autor:in:
Ansgar Beckermann
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In diesem Kapitel geht es mir darum, ausgehend von C.D. Broads Theorie der Emergenz die bisher an Beispielen gewonnenen Erkenntnisse zu systematisieren. Wir hatten gesehen, dass es, was das Phänomen des Lebens angeht, spätestens seit Descartes zwei gegensätzliche Positionen gibt – auf der einen Seite die Wissenschaftler*innen, die der Meinung waren, dass sich auch alle Lebensphänomene allein mit physikalischen und chemischen Mitteln erklären lassen, und auf der anderen Seite die Vitalist*innen, denen zufolge Strukturen und Funktionen lebender Systeme nicht mit den Mitteln der physikalisch-chemischen Naturwissenschaften, sondern nur durch nicht physikalisch-chemische Substanzen oder Kräfte erklärt werden können. Als Broad in den frühen zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts seine Überlegungen zum Begriff der Emergenz entwickelte, verfolgte er unter anderem das Ziel, Raum für eine dritte Position zwischen diesen beiden Auffassungen zu schaffen – eine Position, die er Emergenten Vitalismus nannte.

Broads erster Schritt bestand darin, darauf aufmerksam zu machen, dass das Problem des Vitalismus nur der Spezialfall eines sehr viel generelleren Problems ist – des Problems, welche Beziehung zwischen den Makroeigenschaften eines komplexen Systems und den Eigenschaften und der Anordnung seiner physischen Teile besteht. Im Hinblick auf diese Frage gibt es in seinen Augen nur zwei mögliche Antworten:

1. Die Makroeigenschaft F eines komplexen Systems S lässt sich nicht allein aus den Eigenschaften und der Anordnung der physischen Teile von S erklären; F kann vielmehr nur durch die Annahme erklärt werden, dass S eine weitere nichtphysische Komponente enthält, die in allen Systemen vom Typ S vorhanden ist und in allen anderen Systemen fehlt.

Antworten dieser Art nennt Broad »Komponententheorien«. Die andere Möglichkeit ist:

2. Die Makroeigenschaft F des Systems S lässt sich sehr wohl aus den Eigenschaften und der Anordnung seiner physischen Teile erklären.

In diesem Fall muss man Broad zufolge jedoch zwei weitere Möglichkeiten unterscheiden. Auch wenn sich die Makroeigenschaft F aus den Eigenschaften und der Anordnung der physischen Teile von S erklären lässt, kann F immer noch mereologisch reduktiv erklärbar56 oder emergent sein. Vertreter*innen der Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit und Vertreter*innen der Emergenztheorie sind sich also einig in der Ablehnung der These,

dass es eine besondere Komponente geben muss, die in allen Dingen anwesend ist, die sich in einer bestimmten Art und Weise verhalten und die in allen Dingen fehlt, die sich nicht so verhalten. [Beide sagen], dass die Komponenten in beiden Fällen genau gleich sein können, und sie versuchen, die Unterschiede im Verhalten allein durch Unterschiede in den Strukturen zu erklären.57

Die Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit und die Emergenztheorie unterscheiden sich jedoch grundsätzlich in der Antwort auf die Frage, auf welche Weise das Verhalten der Komponenten die Makroeigenschaften komplexer Gegenstände erklärt.

[Der Theorie der Emergenz zufolge] kann das charakteristische Verhalten des Ganzen nicht einmal theoretisch aus der absolut vollständigen Kenntnis des Verhaltens, das die Komponenten isoliert oder in anderen Kombinationen zeigen, sowie deren Verhältnis und Anordnungen abgeleitet werden.58

Welche Eigenschaften komplexer Systeme in diesem Sinne als emergent zu gelten haben, war schon zu Broads Zeiten umstritten. Er selbst war aber offenbar der Auffassung, dass z.B. das Verhalten chemischer Verbindungen in dem von ihm erläuterten Sinne emergent ist. Zumindest war er der Meinung,

dass, soweit wir im Moment wissen, das charakteristische Verhalten von Kochsalz nicht aus der absolut vollständigen Kenntnis der Eigenschaften abgeleitet werden kann, die Natrium in Isolation oder in anderen Verbindungen wie Natriumsulfat oder Chlor in Isolation oder in anderen Verbindungen wie Silberchlorid aufweisen.59

Vertreter*innen der Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit sahen das jedoch ganz anders. Denn diese Theorie kennzeichnet Broad so:

[Der Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit zufolge] ist das charakteristische Verhalten des Ganzen nicht nur durch die Natur der Komponenten und deren Anordnung vollständig bestimmt. Hinzu kommt die Behauptung, dass das Verhalten des Ganzen zumindest theoretisch aus einem hinreichenden Wissen darüber abgeleitet werden kann, wie sich die Komponenten isoliert oder in Verbindungen einfacherer Art verhalten.60

Wie für Descartes sind auch für Broad Uhren paradigmatische Fälle mereologisch reduktiv vollständig erklärbarer Systeme. Bei ihnen gibt es keinerlei Grund für die Annahme, dass ihr Verhalten auf einer besonderen nichtphysischen Komponente beruht, die in Uhren und nur in Uhren vorkommt. Komponententheorien sind für die Erklärung des Verhaltens von Uhren absolut unangemessen. Es gibt aber auch keinen Grund für die Annahme, dass das Verhalten von Uhren emergent wäre. Offenbar kann man dieses Verhalten vollständig aus der spezifischen Anordnung der Federn, Zahnräder und Gewichte sowie aus den allgemeinen Gesetzen der Mechanik ableiten, die für alle materiellen Gegenstände und nicht nur für die Komponenten von Uhren gelten.

Grundsätzlich kann man den Unterschied zwischen der Emergenztheorie und der Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit Broad zufolge deshalb so erläutern:

Abstrakt gesprochen behauptet die Emergenztheorie, dass es bestimmte Gesamtheiten gibt, die (sagen wir) aus den Teilen A, B und C zusammengesetzt sind, die in einer Relation R zueinander stehen; dass alle Gesamtheiten, die aus Teilen derselben Art wie A, B und C bestehen, die in Relationen derselben Art wie R zueinander stehen, bestimmte charakteristische Eigenschaften besitzen; dass A, B und C auch in anderen Arten von komplexen Gegenständen auftreten können, in denen sie nicht in einer Relation der Art R zueinander stehen; und dass die charakteristischen Eigenschaften der Gesamtheit R(A, B, C) nicht einmal theoretisch aus dem absolut vollständigen Wissen der Eigenschaften abgeleitet werden können, die A, B und C isoliert oder in anderen Gesamtheiten besitzen, die nicht die Form R(A, B, C) haben. Die [Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit] bestreitet die letzte Bedingung dieser Behauptung.61

Zwei Dinge sind hier entscheidend:

1. Beiden – emergenten und mereologisch reduktiv erklärbaren – Eigenschaften ist gemeinsam, dass sie nomologisch von den jeweiligen Mikrostrukturen der entsprechenden Systeme abhängen. Wenn ein System S aus den Teilen C1, …, Cn besteht, die in der Weise R angeordnet sind, kurz: wenn S die Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] besitzt, gilt also: Der Satz »Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Makroeigenschaft F« ist ein wahres Naturgesetz – unabhängig davon, ob es sich bei F um eine emergente oder um eine mereologisch reduktiv erklärbare Eigenschaft handelt.62

2. Mereologisch reduktiv erklärbare Eigenschaften können darüber hinaus (zumindest im Prinzip) aus der vollständigen Kenntnis all der Eigenschaften abgeleitet werden, die die Komponenten der entsprechenden Systeme isoliert oder in anderen Anordnungen haben; bei emergenten Eigenschaften ist dies nicht möglich.

Worauf Broad mit diesen Definitionen hinauswill, scheint im Prinzip ziemlich klar. Aber warum wählt er die komplizierte Formulierung »aus der vollständigen Kenntnis all der Eigenschaften abgeleitet werden, die die Komponenten isoliert oder in anderen Anordnungen haben«?

Zunächst einmal war sich Broad offenbar darüber im Klaren, dass der Begriff einer emergenten Eigenschaft aus trivialen Gründen leer wäre, wenn man bei der Ableitung der Makroeigenschaft eines Systems alle Eigenschaften seiner Teile zuließe. Etwa 20 Jahre nach der Veröffentlichung von The Mind and Its Place in Nature haben Hempel und Oppenheim dieses Problem – unter Bezugnahme auf eine Bemerkung Grellings – so auf den Punkt gebracht:

Wenn eine Eigenschaft eines Ganzen einfach dann als emergent angesehen würde, wenn ihr Auftreten nicht aus der Kenntnis aller Eigenschaften seiner Teile abgeleitet werden kann, dann kann, worauf Grelling hingewiesen hat, kein Ganzes überhaupt emergente Eigenschaften haben. Denn zu den Eigenschaften von Wasserstoff gehört, dass es, wenn es auf geeignete Weise mit Sauerstoff verbunden wird, eine Verbindung bildet, die flüssig, durchsichtig usw. ist. Die Flüssigkeit und Durchsichtigkeit von Wasser kann daher durchaus aus bestimmten Eigenschaften seiner chemischen Bestandteile abgeleitet werden.63

Wenn man diese Konsequenz vermeiden will, müssen solche Ableitungen verhindert werden. Und Broads Formulierung dient genau diesem Zweck. Mit ihr will er sicherstellen, dass bei der Ableitung der Makroeigenschaft eines Systems aus den Eigenschaften seiner Teile nicht auf Eigenschaften wie die von Hempel und Oppenheim genannten zurückgegriffen werden darf. Hätte Broad dieses Problem aber nicht auch eleganter lösen können? Klar ist, dass bei der Ableitung der Makroeigenschaft F eines Systems aus den Eigenschaften und der räumlichen Anordnung seiner Teile C1, …, Cn nicht auf solche »ad-hoc«-Eigenschaften der Teile Bezug genommen werden darf wie die, dass Dinge der Art C1, …, Cn, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind, einen komplexen Gegenstand ergeben, der die Eigenschaft F besitzt. Die Frage ist nur, wie dies erreicht werden kann, ohne dass zugleich Eigenschaften ausgeschlossen werden, auf die zurückzugreifen in diesem Zusammenhang legitim wäre.

Bei der Beantwortung dieser Frage ist es hilfreich, den Blick von den Eigenschaften abzuwenden und stattdessen nach den Gesetzen zu fragen, auf die bei der Ableitung der Makroeigenschaft eines Systems zurückgegriffen werden darf. Bei diesen Gesetzen ergibt sich das Problem einer möglichen Trivialisierung des Emergenzbegriffs nämlich in analoger Weise. Nicht nur bei reduktiv erklärbaren, auch bei emergenten Eigenschaften ist, wie wir schon gesehen hatten, das Gesetz

(*) Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Makroeigenschaft F

ein wahres Naturgesetz. Wenn man dieses Gesetz bei der Ableitung von F verwenden dürfte, gäbe es daher ebenfalls keine emergenten Eigenschaften. D.h., Hempel und Oppenheim hätten ihren Punkt auch so formulieren können:

Es ist ein wahres Naturgesetz, dass Wasserstoff, wenn er auf geeignete Weise mit Sauerstoff verbunden wird, eine Verbindung bildet, die flüssig, durchsichtig usw. ist. Die Flüssigkeit und Durchsichtigkeit von Wasser kann daher durchaus mit Hilfe der Naturgesetze abgeleitet werden.

Broad muss somit auch die Bezugnahme auf Gesetze wie das Gesetz (*) verhindern. Und dies war ihm durchaus klar, wie sich z.B. aus der folgenden Passage ergibt, in der es noch einmal um das Verhalten von Uhren geht.

Wir wissen sehr gut, dass das Verhalten einer Uhr aus der speziellen Anordnung der Federn, Zahnräder, des Pendels usw. und aus den allgemeinen Gesetzen der Mechanik und Physik, die genauso für andere materielle Systeme, die keine Uhren sind, gelten, abgeleitet werden kann.64

Ganz offensichtlich war Broad der Meinung, dass man bei dem Versuch, die Makroeigenschaften eines Systems aus den Eigenschaften und der räumlichen Anordnung seiner Teile abzuleiten, nur allgemeine Gesetze verwenden darf – Gesetze, die für die Teile eines komplexen Systems generell gelten, unabhängig davon, ob sie isoliert sind oder in welchen spezifischen Anordnungen sie vorkommen. Auf die Frage »Auf welche Eigenschaften darf bei einer solchen Ableitung zurückgegriffen werden?« gibt es daher eine naheliegende Antwort: »Auf genau die Eigenschaften, die in diesen allgemeinen Gesetzen erwähnt werden.« Wenn das so ist, könnte man Broads Klausel aber durch die folgende ersetzen:

wenn F mit Hilfe allgemeiner Naturgesetze aus den Eigenschaften der Teile C1, …, Cn abgeleitet werden kann, die in diesen Gesetzen erwähnt werden.

Letzten Endes führt diese Überlegung aber zu einer noch radikaleren Vereinfachung. Denn offenkundig ist die Bezugnahme auf zulässige Eigenschaften in der verbesserten Formulierung völlig überflüssig; es reicht aus, die Gesetze anzuführen, die bei den ins Auge gefassten Ableitungen verwendet werden dürfen. Meiner Meinung nach sollte man Broads Klausel deshalb so umformulieren:

wenn F aus den allgemeinen Naturgesetzen abgeleitet werden kann, die für Teile der Art C1, …, Cn gelten.

So gesehen kann man Broads Begriffe der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit und der Emergenz so präzisieren:

(RE) Die Makroeigenschaft F eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist genau dann mereologisch reduktiv erklärbar, wenn aus den allgemeinen für die Teile C1, …, Cn geltenden Naturgesetzen folgt, dass S alle für F charakteristischen Merkmale besitzt.

(E) Die Makroeigenschaft F eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist genau dann emergent, wenn folgendes gilt:

  • (a) Der Satz »Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Eigenschaft F« ist ein wahres Naturgesetz, aber

  • (b) aus den allgemeinen für die Teile C1, …, Cn geltenden Naturgesetzen folgt nicht, dass S alle für F charakteristischen Merkmale besitzt.

Es bleibt aber noch ein weiterer Punkt zu klären. Wir hatten gesehen, dass sich nach Broad mereologisch reduktiv erklärbare von emergenten Eigenschaften dadurch unterscheiden, dass jene aus den allgemeinen Naturgesetzen abgeleitet werden können, die für Teile der Art C1, …, Cn gelten. Aber wie kann man diese allgemeinen Naturgesetze herausfinden? Broad war offenbar der Meinung, dass man in diesem Zusammenhang immer zwei Dinge tun muss: Erstens muss man beobachten, wie sich die Teile in Isolation verhalten; und zweitens muss man untersuchen, wie sie sich als Teile anderer Systeme verhalten. Warum sind beide Schritte nötig?

Offenbar hatte Broad unter anderem das dynamische Verhalten von Systemen im Auge, auf die unterschiedliche Kräfte einwirken.65 Wenn man herausfinden will, welche Gesetze in Fällen dieser Art gelten, ist es sinnvoll, zunächst das Verhalten von Gegenständen zu untersuchen, auf die nur eine Kraft wirkt. Auf diese Weise kommt man zu dem zentralen zweiten Newtonschen Gesetz F = ma. Wenn man aber wissen will, wie sich ein Gegenstand im Allgemeinen verhält, d.h., wie er sich verhält, wenn eine Kraft oder mehrere Kräfte auf ihn einwirken, reicht die Kenntnis dieses Gesetzes allein nicht aus. Vielmehr benötigen wir für den allgemeinen Fall auch ein Gesetz, das uns sagt, wie verschiedene Kräfte zusammenwirken – das Gesetz der Vektoraddition von Kräften. Und dieser Punkt lässt sich nach Broad verallgemeinern. Grundsätzlich benötigt man immer zwei Arten von Gesetzen: (a) Gesetze, aus denen hervorgeht, wie jeder einzelne Faktor das Verhalten eines Gegenstandes beeinflusst, und (b) Gesetze, aus denen hervorgeht, welches Resultat sich ergibt, wenn verschiedene Einflussfaktoren gleichzeitig auf einen Gegenstand einwirken. Gesetze der zweiten Art nennt Broad ›Kompositionsgesetze‹. Und er betont mit Nachdruck ihre Unerlässlichkeit:

Klar ist, dass das Verhalten eines Ganzen, das aus bestimmten Teilen besteht, in keinem Fall vorausgesagt werden kann allein aufgrund der Kenntnis der Eigenschaften, die diese Teile in Isolation zeigen, sowie deren Verhältnis und der Art, wie sie in diesem speziellen Komplex angeordnet sind. Immer wenn das möglich zu sein scheint, liegt das daran, dass wir eine unterdrückte Prämisse verwenden, die uns so vertraut ist, dass sie unserer Aufmerksamkeit entgeht. Diese unterdrückte Prämisse ist die Tatsache, dass wir in der Vergangenheit andere Komplexe untersucht und ihr Verhalten beobachtet haben, dass wir ein allgemeines Gesetz entdeckt haben, das das Verhalten dieser Ganzheiten mit dem Verhalten in Verbindung setzt, das die Teile in Isolation zeigen, und dass wir annehmen, dass dieses Kompositionsgesetz auch für den speziellen Komplex gilt, den wir gerade untersuchen.66

An dieser Stelle gibt es jedoch eine Unklarheit. So wie Broad sich in dieser Passage ausdrückt, erweckt er den Anschein, als würden Kompositionsgesetze das Verhalten eines Systems mit dem Verhalten seiner Teile verknüpfen. In diesem Fall hätten Kompositionsgesetze also den Status von Brückenprinzipien, die die Ebene der Teile mit der Ebene des Ganzen verbinden. Direkt im Anschluss an die zitierte Passage kommt Broad jedoch wieder auf das Beispiel der Erklärung des dynamischen Verhaltens von Gegenständen zurück, auf die verschiedene Kräfte wirken:

Für rein dynamische Vorgänge ist diese Annahme sehr gut gerechtfertigt, da wir ein einfaches Kompositionsgesetz entdeckt und für Ganzheiten sehr unterschiedlicher Zusammensetzung, Komplexität und interner Struktur voll bestätigt haben. Es ist daher keineswegs besonders voreilig zu erwarten, dass man das dynamische Verhalten jedes beliebigen materiellen Komplexes unter dem Einfluss einer beliebigen Menge von Kräften voraussagen kann, so sehr sich dieser Komplex im Hinblick auf seine Struktur und Teile auch von den Komplexen unterscheiden mag, für die das angenommene Kompositionsgesetz tatsächlich bestätigt wurde.67

Das Kompositionsgesetz, das er hier anspricht, ist offenbar das Gesetz der Vektoraddition von Kräften.68 Aber dieses Gesetz sagt nicht, wie sich das Verhalten eines Ganzen aus dem Verhalten seiner Teile ergibt, sondern wie sich die Teile eines Ganzen verhalten, wenn mehrere Kräfte auf sie wirken. Gesetze dieser Art sollte man daher vielleicht besser »Interaktionsgesetze« nennen.

Allerdings: Wie man Broad auch interpretiert, er scheint in beiden Lesarten Recht zu behalten. Auf der einen Seite benötigt man Interaktionsgesetze. Denn das Verhalten eines Systems kann man nur dann aus den Eigenschaften und der Anordnung seiner Teile ableiten, wenn man weiß, wie sich die Teile selbst in dieser spezifischen Anordnung verhalten, und dies kann man im Allgemeinen nur wissen, wenn man weiß, wie die verschiedenen Faktoren zusammenwirken, die das Verhalten der Teile beeinflussen. Auf der anderen Seite sind jedoch auch Brückenprinzipien unerlässlich, da man das Verhalten eines Systems nicht aus dem Verhalten seiner Teile ableiten kann, wenn man nicht weiß, wie das Systemverhalten mit dem Verhalten der Teile zusammenhängt. Wenn es darum geht, das Verhalten eines Systems S aus den Eigenschaften seiner Teile und deren Anordnung abzuleiten, benötigt man daher in der Tat drei Arten von Gesetzen:

a. Einfache Gesetze, aus denen hervorgeht, wie sich jedes Teil von S verhält, wenn jeweils nur ein Einflussfaktor auf es einwirkt;

b. Interaktionsgesetze, die besagen, wie sich die Teile von S verhalten, wenn verschiedene Einflussfaktoren gleichzeitig auf sie einwirken; und

c. Kompositionsgesetze oder Brückenprinzipien, aus denen hervorgeht, wie sich S als Ganzes verhält, wenn sich seine Teile auf eine bestimmte Weise verhalten.69

Es ist wichtig, hier noch einmal zu betonen, dass alle diese Gesetze grundlegende allgemeine Gesetze sein oder aus grundlegenden allgemeinen Gesetzen folgen müssen. Denn nur solche Gesetze sind bei der Ableitung des Verhaltens eines Systems aus den Eigenschaften und der Anordnung seiner Teile zulässig. Wenn man all dies berücksichtigt, scheint es aber angemessen, Broads Definitionen (RE) und (E) so zu präzisieren:

(RE′) Die Makroeigenschaft F eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist genau dann mereologisch reduktiv erklärbar, wenn folgendes gilt:

  • (a) Die Art und Weise, wie sich die Teile C1, …, Cn verhalten, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind, lässt sich aus den allgemeinen einfachen Gesetzen und den allgemeinen Interaktionsgesetzen ableiten, die für diese Teile gelten; und

  • (b) es gibt ein allgemeines Brückenprinzip, demzufolge S alle für die Makroeigenschaft F charakteristischen Merkmale besitzt, wenn sich seine Teile C1, …, Cn so verhalten, wie sie es tun, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind.

(E′) Die Makroeigenschaft F eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist genau dann emergent, wenn folgendes gilt:

  • (a) Der Satz »Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben F« ist ein wahres Naturgesetz, aber

  • (b1) die Art und Weise, wie sich die Teile C1, …, Cn verhalten, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind, lässt sich nicht aus den allgemeinen einfachen Gesetzen und den allgemeinen Interaktionsgesetzen ableiten, die für diese Teile gelten; oder

  • (b2) es gibt kein allgemeines Brückenprinzip, demzufolge S alle für die Makroeigenschaft F charakteristischen Merkmale besitzt, wenn sich seine Teile C1, …, Cn so verhalten, wie sie es tun, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind.

Einen Punkt möchte ich hier noch hervorheben. Broad selbst betont, dass das Gesetz »Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Makroeigenschaft F« bei mereologisch reduktiv erklärbaren Eigenschaften einen ganz anderen Status hat als bei emergenten. Wenn F emergent ist, ist dieses Gesetz, wie Broad sagt, ein nicht weiter ableitbares Gesetz (›a unique and ultimate law‹). D.h., dieses Gesetz ist (a) kein Spezialfall, der aus einem allgemeinen Gesetz durch Einsetzung bestimmter Werte für bestimmbare Variablen gewonnen werden kann. Es ist (b) kein Gesetz, das durch Kombination zweier oder mehrerer allgemeiner Gesetze gewonnen werden kann. Und was vielleicht am wichtigsten ist: Wenn F emergent ist, dann kann dieses Gesetz (c) nur dadurch entdeckt werden, dass man eine Reihe von Systemen mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] untersucht, dass man dabei feststellt, dass alle diese Systeme die Eigenschaft F haben, und dass man dieses Ergebnis induktiv auf alle Systeme mit dieser Mikrostruktur überträgt. Bei mereologisch reduktiv erklärbaren Eigenschaften liegen die Dinge dagegen ganz anders.

Um das Verhalten einer Uhr vorherzusagen muss man nie im Leben eine Uhr gesehen haben. Wenn man darüber informiert ist, wie die Uhr konstruiert ist, und wenn man aus der Untersuchung anderer materieller Systeme die allgemeinen Regeln für die Bewegung und die mechanischen Eigenschaften von Federn und starren Körpern gelernt hat, kann man genau vorhersagen, wie sich ein System verhalten muss, das wie eine Uhr konstruiert ist.70

Wenn die Makroeigenschaft F eines Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] mereologisch reduktiv erklärbar ist, kann man also auch ohne je ein System mit dieser Mikrostruktur untersucht zu haben wissen, dass S – genauso wie alle Systeme mit dieser Mikrostruktur – F besitzt. In diesem Fall folgt dies einfach aus den allgemeinen für die Komponenten C1, …, Cn geltenden Naturgesetzen (zu denen, wie gesagt, sowohl einfache Gesetze als auch Interaktionsgesetze als auch Brückenprinzipien gehören). Bei mereologisch reduktiv erklärbaren Eigenschaften ist es daher in diesem Sinne undenkbar, dass ein System zwar die Mikrostruktur [C1, …, Cn; R], aber nicht die Eigenschaft F besitzt. Wenn aus den allgemeinen Naturgesetzen folgt, dass alle Systeme mit dieser Mikrostruktur F besitzen, dann ist es – zumindest relativ zu diesen Naturgesetzen – unmöglich, dass ein System die Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] hat, die Eigenschaft F aber nicht besitzt. Damit haben wir einen eindeutigen Test, um herauszufinden, ob die Makroeigenschaft F eines Systems mereologisch reduktiv erklärbar ist. Wir müssen nur fragen, ob diese Eigenschaft vor dem ersten Auftreten von Systemen mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] hätte prognostiziert werden können bzw. ob es – relativ zu den grundlegenden Naturgesetzen – undenkbar ist, dass ein System mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] die Eigenschaft F nicht besitzt.

Wenn wir nach diesen Überlegungen noch einmal auf das Beispiel der Wasserlöslichkeit von Kochsalz aus dem ersten Kapitel zurückkommen, kann man offenbar Folgendes sagen. Diese Eigenschaft ist mereologisch reduktiv erklärbar. Denn da Wassermoleküle eine Dipolstruktur aufweisen, folgt aus den grundlegenden allgemeinen Naturgesetzen, dass sich die Natriumionen und die Sauerstoffseite der Wassermoleküle anziehen, ebenso die Chlorionen und die Wasserstoffseite, und dass die Wassermoleküle diese Ionen schließlich aus dem Gitterverbund herauslösen, da die Anziehungskräfte zwischen Natriumionen und der Sauerstoffseite sowie zwischen Chlorionen und der Wasserstoffseite der Wassermoleküle größer sind als die zwischen den Ionen untereinander. Das Brückenprinzip, das hier entscheidend ist und das in der Tat unserer Aufmerksamkeit leicht entgeht, hatte ich schon in Anm. 69 erwähnt. Ein Stoff ist genau dann wasserlöslich, wenn gilt: Wenn wir den Stoff in Wasser geben, lösen sich die Teile, aus denen der Stoff besteht, voneinander und verteilen sich zwischen den Wassermolekülen. Die Wasserlöslichkeit von Kochsalz erfüllt also alle Bedingungen der Definition (RE′).

Die auf Broad zurückgehende Theorie der mereologisch reduktiven Erklärbarkeit weist gewisse Ähnlichkeiten auf zu Überlegungen, die heute unter dem Stichwort New Mechanism zusammengefasst werden.71 Ausgangspunkt dieser Überlegungen waren unter anderem zwei Tatsachen. Erstens dass Wissenschaftstheoretiker*innen begannen, nicht mehr Analysen der Physik in den Mittelpunkt zu stellen, sondern sich auch anderen Wissenschaften, besonders der Biologie, zuzuwenden. Und zweitens die Erkenntnis, dass es in diesen anderen Wissenschaften weniger um die Entdeckung von Naturgesetzen, als um die Mechanismen geht, die verschiedenen beobachtbaren Phänomenen zugrunde liegen. Wie schaffen es Nieren, das Blut von Schadstoffen zu reinigen? Oder wie gelingt es der Lunge, Blut mit Sauerstoff anzureichern und zugleich C02 aus dem Blut zu entfernen? Zu den Hauptvertreter des New Mechanism gehören Bechtel & Richardson (2010), Machamer, Darden & Craver (2000), Craver (2007), Craver & Darden (2013) und Glennan (2017).72 Allerdings bleibt der Begriff des Mechanismus bei diesen Autor*innen oft unscharf. Machamer, Darden & Craver schreiben:

Mechanismen sind Entitäten oder Aktivitäten, die so organisiert sind, dass sie regelmäßige Veränderungen von Start- oder Ausgangsbedingungen hin zu End- oder Abschlussbedingungen hervorbringen.73

Dagegen Bechtel und Abrahamsen:

Ein Mechanismus ist eine Struktur, die aufgrund ihrer Teile, der Operationen dieser Teile und deren Organisation eine Funktion ausführt. Das orchestrierte Funktionieren des Mechanismus ist für ein oder mehrere Phänomene verantwortlich.74

Schließlich schreibt Glennan:

Ein Mechanismus für ein Verhalten ist ein komplexes System, das dieses Verhalten durch die Interaktion einer Anzahl seiner Teile hervorbringt, wobei die Interaktionen zwischen den Teilen durch direkte, invariante, veränderungsbezogene Verallgemeinerungen charakterisiert sind.75

Aber zumindest bei Glennan und Bechtel & Abrahamsen werden die Ähnlichkeiten zu den Überlegungen Broads doch deutlich. 1. Es geht um komplexe Systeme – Objekte, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind. 2. Erklärt werden sollen bestimmte Eigenschaften – Dispositionen und Fähigkeiten – oder ein bestimmtes Verhalten dieser Systeme. 3. Bei diesen Erklärungen spielen die Teile der Systeme, deren Anordnung und die sich aus dieser Anordnung ergebenden Interaktionen zwischen den Teilen die entscheidende Rolle. 4. Diese Interaktionen beruhen auf den allgemeinen, für die Teile geltenden Naturgesetzen.76

Ob der Ansatz des New Mechanism reduktionistisch ist, darüber gehen die Meinungen auseinander:

Die Berufung auf Mechanismen ist nicht notwendigerweise reduktionistisch. Mechanismen werden oft als mehrere Ebenen umfassend beschrieben, wobei Aktivitäten auf verschiedenen Ebenen in gleichem Maße dafür wesentlich sind, wie der Mechanismus funktioniert. Mechanistische Erklärungen können nach oben oder nach unten oder umher schauen, je nach der Wahl eines Explanandums oder den Voraussetzungen des explanatorischen Kontextes […]. Mechanisten können Reduktionisten oder Antireduktionisten sein. Das vorausgeschickt, bevorzugen viele Mechanisten eine Form des explanatorischen Antireduktionismus, wobei sie die Wichtigkeit von Mehr-Ebenen- oder nach oben schauenden Erklärungen betonen, ohne dabei die zentralen Ideen zu verwerfen, die ein im breiten Sinn physikalistisches Weltbild motivieren […].77

In ihrem Buch Reductive Explanation in the Biological Sciences hat Marie I. Kaiser versucht zu analysieren, was eine biologische Erklärung zu einer reduktiven Erklärung macht. Dabei stützt sie sich ganz wesentlich darauf, welche Erklärungen in der biologischen Forschungspraxis selbst als reduktiv behandelt werden. Kaiser zufolge sind reduktive Erklärungen insbesondere durch drei Merkmale charakterisiert:

[E]rstens wird in ihnen ausschließlich auf Faktoren Bezug genommen, die sich auf einer niedrigeren Ebene der Organisation befinden als das Objekt Y, dessen Verhalten erklärt werden soll; zweitens konzentrieren sie sich auf Faktoren im Inneren von Y (d.h., auf Faktoren, die Teile von Y sind) und ignorieren oder vereinfachen Umweltfaktoren. Und drittens nehmen sie auf die Teile von Y nur als Teile in Isolation Bezug.78

Allgemein unterscheidet man in der Biologie mehrere Ebenen. Die unterste Ebene ist die Ebene der Makromoleküle. Die nächsthöhere Ebene ist die Ebene der Zellen, die aus einer großen Zahl von Makromolekülen bestehen. Die nächste Ebene ist die des Gewebes, das aus einer Vielzahl von Zellen besteht. Dann kommt die Ebene der Organe und schließlich die Ebene der Organismen. Reduktionisten behaupten, dass Erklärungen immer nur in eine Richtung gehen – von den unteren Ebenen zu den höheren. Anti-Reduktionisten gehen dagegen davon aus, dass Phänomene auf höheren Ebenen zumindest manchmal das Verhalten von Objekten auf niederen Ebenen hervorbringen oder zumindest beeinflussen.79

Kaiser zufolge ist eine Erklärung nur dann reduktiv, wenn es sich um eine unidirektionale bottom-up-Erklärung handelt – eine Erklärung, deren Richtung von unten nach oben geht, von den tieferen zu den höheren Ebenen.80 Damit scheint Kaiser eine etwas andere Sichtweise einzunehmen als Broad, der nur auf die Teile eines komplexen Gegenstandes Y und deren Anordnung Bezug nimmt. Denn Kaiser zufolge ist es zwar so, dass diese Teile zu einer tieferen Ebene gehören als Y selbst. Aber nicht nur die Teile gehören zu dieser tieferen Ebene, sondern auch alles, was zu demselben biologischen Typ gehört wie zumindest ein Teil von Y.81 Doch diese scheinbare Differenz wird durch die zweite Bedingung wieder aufgehoben, dass reduktive Erklärungen »sich auf Faktoren im Inneren von Y« konzentrieren, »d.h., auf Faktoren, die Teile von Y sind«.

Und wie ist die dritte Bedingung gemeint, dass reduktive Erklärungen der Eigenschaften oder des Verhaltens eines Objekts Y auf die Teile von Y »nur als Teile in Isolation Bezug« nehmen? Viele Biolog*innen kritisieren den Reduktionismus in der Biologie gerade deshalb, weil sie unterstellen, dass Reduktionist*innen davon ausgehen, dass man ein komplexes System Y allein dadurch verstehen könne, dass man es in seine Teile zerlegt und untersucht, wie sich diese Teile in völliger Isolation verhalten, also vollkommen isoliert von anderen Dingen. Damit werde übersehen, dass sich das Verhalten von Y gerade aus den räumlichen Beziehungen der Teile und aus deren Interaktion ergebe. So meint Kaiser ihre Formulierung nicht. Für sie gilt vielmehr, dass in der Praxis

[b]iologische Teile […] nicht in völliger Isolation von allem anderen untersucht [werden]. In den tatsächlichen Versuchsanordnungen enthalten die unterschiedlichen Bedingungen, unter denen die biologischen Teile eines Objektes Y untersucht werden, vielmehr normalerweise andere Objekte (insbesondere andere Teile von Y).82

Die Formel »Teile in Isolation« sollte Kaiser zufolge daher im Sinne von »Teile isoliert von ihrem ursprünglichen Kontext« verstanden werden. Das bedeutet, dass zunächst von der Art und Weise abgesehen wird, in der ein biologisches Teil von Y in Y mit den anderen Teilen von Y verbunden ist. Und dass dann untersucht wird, wie sich dieses Teil völlig isoliert verhält und wie es sich verhält, wenn es mit anderen Objekten derselben Ebene in anderen Zusammenhängen verbunden ist.

Man sieht hier also eine große Nähe zu den Überlegungen Broads. Wenn man eine Eigenschaft oder das Verhalten eines komplexen Gegenstandes mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] mereologisch reduktiv erklären will, dann darf man nur auf die grundlegenden allgemeinen für die Teile geltenden Naturgesetze Bezug nehmen. Und nicht etwa auf ein spezielles Gesetz, das besagt, wie sich die Teile C1, …, Cn verhalten, wenn sie auf die Weise R miteinander verbunden sind. Und die grundlegenden allgemeinen Gesetze findet man heraus, in dem man untersucht, wie sich die Teile C1, …, Cn isoliert und in anderen Zusammenhängen verhalten.

Noch ein zweiter Punkt ist wichtig. Broad ist sich völlig klar darüber, dass es zur mereologisch reduktiven Erklärung einer Eigenschaft oder des Verhaltens eines komplexen Gegenstandes mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] niemals ausreicht, nur auf Gesetze Bezug zu nehmen, aus denen hervorgeht, wie sich die Teile C1, …, Cn je für sich verhalten. Vielmehr benötigt man immer auch allgemeine Interaktionsgesetze, die besagen, wie diese Teile mit anderen Dingen interagieren, wenn sie mit diesen Dingen auf unterschiedliche Weisen verbunden sind.

Mir scheint deshalb, dass Broads Überlegungen den Begriff der reduktiven Erklärung in der Biologie sehr gut einfangen. Entscheidend ist, dass es sich bei diesen Erklärungen um bottom-up-Erklärungen handelt, in denen die Erklärungsrichtung von unten nach oben geht, von der Ebene der Teile zu der Ebene des Ganzen, das aus diesen Teilen besteht. Ausgeschlossen wird in diesen Erklärungen damit das so genannte Phänomen der »downward causation« – die Idee, dass es zumindest manchmal vorkommt, dass höherstufige Eigenschaften komplexer Gegenstände das Verhalten ihrer Teile kausal beeinflussen. Ich bin versucht zu sagen: »Und das ist auch gut so.« Denn wenn es tatsächlich downward causation gäbe, dann würde das bedeuten, dass es für die Teile der entsprechenden Gegenstände keine allgemeinen Naturgesetze gäbe, die besagen, wie sich diese Teile verhalten – unabhängig davon, ob und wie sie mit anderen Gegenständen verbunden sind. Dann gäbe es nur eine Unmenge von Einzelgesetzen, die besagen, dass sich etwa Teil C1 in dieser Konstellation so verhält, und in jener Konstellation so usw. In meinen Augen ein merkwürdiges Bild des Universums. Nicht unmöglich. Aber nichts spricht dafür, dass es so ist.83

56

Broad selbst verwendet den Ausdruck »mechanisch erklärbar«, der in meinen Augen aber nicht ganz treffend ist.

57

Broad 1925, S. 58f. – meine Übers.

58

Ebd., S. 59 – meine Übers.

59

Ebd. – meine Übers.

60

Ebd. – meine Übers.

61

Ebd., S. 61 – meine Übers.

62

Dies ist offenbar der Grund dafür, dass Broad zufolge beide Arten von Eigenschaften durch Bezugnahme auf die Mikrostruktur der betreffenden Systeme erklärt werden können. Dabei geht Broad allerdings von einem recht schwachen Erklärungsbegriff aus.

63

Hempel/Oppenheim 1948, S. 149 – meine Übers.

64

Broad 1925, S. 60 – meine Übers., meine Hervorhebung.

65

Vgl. ebd., S. 62 und 63f.

66

Ebd., S. 63 – meine Übers.

67

Ebd., S. 63f. – meine Übers.

68

Vgl. ebd., S. 62 – meine Übers.

69

Hier einige einfache Beispiele für Brückenprinzipien:

  • Wenn sich alle Teile eines Systems mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung bewegen, bewegt sich auch das gesamte System mit dieser Geschwindigkeit in diese Richtung.

  • Wenn alle Teile eines Systems mit derselben Winkelgeschwindigkeit um einen Punkt im Innern des Systems kreisen, dreht sich das System um diesen Punkt.

  • Wenn sich alle Teile eines Systems voneinander lösen und mit großer Geschwindigkeit voneinander wegbewegen, explodiert das System.

  • Wenn sich, wenn man ein System in eine Flüssigkeit gibt, die Teile des Systems voneinander lösen und in der Flüssigkeit verteilen, löst sich das System in dieser Flüssigkeit.

Es ist offensichtlich, dass diese Brückenprinzipien oft trivial erscheinen und dass man sie deshalb tatsächlich leicht übersieht; aber sie sind für eine vollständige Erklärung unerlässlich.

70

Broad 1925, S. 65 – meine Übers.

71

Siehe Craver & Tabery 2015.

72

Auch Robert Cummins wegweisende Arbeiten sollten in diesem Zusammenhang erwähnt werden (Cummins The Nature of Psychological Explanation, Cambridge MA: MIT Press 1983; »›How does it work?‹ Vs. ›What are the Laws?‹ Two Conceptions of Psychological Explanation« in: F. Keil & R. Wilson (eds.) Explanation and Cognition, Cambridge MA: MIT Press 2000, S. 117-144).

73

Machamer, Darden & Craver 2000, S. 3 – meine Übers.

74

Bechtel & Abrahamsen 2005, S. 423 – meine Übers.

75

Glennan 2002, S. 344 – meine Übers.

76

Es ist umstritten, ob es in der Biologie solche Gesetze gibt. Aber bei den hier betrachteten Beispielen handelt es sich in der Regel um Gesetze der Physik und Chemie.

77

Craver & Tabery 2015, Abs. 2.5.1 – meine Übers.

78

Kaiser 2015, S. 174 – meine Übers.

79

Ebd., S. 193.

80

Ebd., S. 188.

81

Ebd., S. 195.

82

Ebd., S. 225 – meine Übers.

83

Als ein Beispiel für downward causation wird manchmal angeführt, dass das schnelle Laufen eines Menschen dazu führt, dass sein Herz schneller schlägt (Kaiser 2015, S. 194). Mir scheint aber, dass es sich hier nur scheinbar um downward causation handelt; denn tatsächlich führt eine auf der Mikroebene angesiedelte Kausalkette zum schnelleren Schlagen des Herzens. Bei der körperlichen Arbeit großer Muskelgruppen fließt zwischen zwei Herzschlägen deutlich mehr Blut aus der Aorta und den anderen großen Arterien ab. Dies führt zu einer tendenziellen Senkung des Blutdrucks. Der Blutdruck in der Aorta und in den Halsarterien wird fortlaufend über Barosensoren gemessen und nach zentral gemeldet. Sinkt also der Blutdruck durch einen vermehrten Blutabfluss aus der Aorta ab, so wird gleichzeitig

  • das Herz über die sympathischen Herznerven zu vermehrter Leistung angeregt,

  • die Durchblutung der ruhenden Organe durch Vasokonstriktion eingeschränkt und

  • über eine Vasokonstriktion aller Venen ein Teil des dort vorrätigen Blutes dem Herzen zur sofortigen Erhöhung des Herzzeitvolumens zugeschoben.

So wird der normale mittlere Blutdruck aufrechterhalten. (Birbaumer/Schmidt 2010, S. 204)

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Naturalismus

Entwurf eines wissenschaftlich fundierten Welt- und Menschenbilds