Einführung in die Philosophie: Wissenschaftstheorie Einfachheit in der Begriffs- und Hypothesenbildung. Oder: Was ist eine gute Uhr? Prof. Dr. Ulrich Gähde 30. Oktober 2013
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Wissenschaftstheorie und Humboldtsches Bildungsideal • Wilhelm von Humboldt (1767-1835): Bildung ist „Erzeugung eines Universums in der Individualität“. • Abkehr vom Humboldtschen Bildungsideal durch a) Betonung von Ausbildung statt Bildung,
b) zunehmende Trennung von Forschung und Lehre, c) wachsende Anwendungsorientierung der Wissenschaft,
d) zunehmende Spezialisierung, c) Kluft zwischen Geistes- und Naturwissenschaften. 30.10.2013
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Wissenschaftstheorie und Humboldtsches Bildungsideal Mögliche Konsequenzen für die universitäre Lehre:
a) Hinnahme der Konsequenzen: Ausbildung wissenschaftlicher Spezialisten mit geringer fachübergreifender Kommunikationsfähigkeit. b) Vor dem Fachstudium: Studium generale. c) Einführungskurse in Logik und Argumentationstheorie sowie in Wissenschaftstheorie begleitend zur fachspezifischen Ausbildung.
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Allgemeine Wissenschaftstheorie Charakterisierung: Die allgemeine Wissenschaftstheorie analysiert – unabhängig von jeder Fixierung auf konkrete Objekttheorien – den Aufbau und die Funktionsweise wissenschaftlicher Theorien. Beispiele für Aufgabenbereiche: Entwicklung metatheoretischer Konzepte zur Beschreibung der logischen Struktur empirischer Theorien. Analyse theoriendynamischer Phänomene: Die Entwicklung von Theorien wird im Rahmen wissenschaftstheoretischer Modelle nachgezeichnet und an Fallstudien untersucht. 30.10.2013
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Allgemeine Wissenschaftstheorie Basisprobleme: Welche Aussagen sind als Basis und Testinstanzen für empirische Theorien geeignet? (Theorienbeladenheit von Beobachtungsaussagen etc.)
Können Theorien endgültig verifiziert werden? Können sie endgültig falsifiziert werden? Welche Kriterien steuern die Wahl zwischen konkurrierenden Theorien? Wie entwickelt sich der Begriffsapparat einer empirischen Theorie? Besteht ein Zusammenhang zwischen Begriffsentwicklung und Hypothesenbildung? 30.10.2013
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Spezielle Wissenschaftstheorie Charakterisierung: In der speziellen Wissenschaftstheorie geht es um metatheoretische Probleme, die im Zusammenhang mit konkreten Objekttheorien auftreten. Beispiele für Aufgabenbereiche: Ökonomie und Sozialwissenschaften: Debatte methodologischer Individualismus versus Holismus. Debatte über Erklärungen in den Sozialwissenschaften. Debatte über Ziele sozialwissenschaftlicher Forschung (Weber etc.)
Historische Theorien: Erklären/Verstehen-Debatte, Theorienbeladenheit der historischen Datenbasis etc. 30.10.2013
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Spezielle Wissenschaftstheorie Experimentell-psychologische Theorien: Erfassung innerpsychischer Zusammenhänge und Prozesse. Fragen der Entwicklung von Messverfahren für psychologische Größen. Beziehung zwischen psychologischen und neurophysiologischen Erklärungsversuchen. Quantenmechanik: alternative Deutungen. Frage, ob es eine zugrundeliegende deterministische Theorie gibt. Normative Theorien: Analyse von Parallelen in der logischen Struktur und Funktionsweise ethischer und empirischer Theorien. 30.10.2013
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Wissenschaftstheorie: Historische Entwicklung - 1970:
Weitgehend informelle wissenschaftstheoretische Konzeptionen. Am stärksten rezipierte Position: Karl Poppers Fallibilismus sowie dessen Weiterentwicklung durch Imre Lakatos. Anwendung auf konkrete empirische Theorien führt zunehmend zu Schwierigkeiten. Wissenschaftshistorische Vorgänge werden nicht adäquat erfasst. Kollision mit Kuhns Zwei-Phasen-Modell der Wissenschaftsentwicklung.
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Wissenschaftstheorie: Historische Entwicklung 1970-80: Entwicklung grundsätzlich neuartiger Konzeptionen für die Wissenschaftstheorie. Verstärkter Einsatz logisch-mathematischer Hilfsmittel (Beispiel: belief revision theory). 1980-90: Test der neu entwickelten wissenschaftstheoretischen Konzeptionen an zahlreichen empirischen Theorien. Abkehr von der einseitigen Fokussierung auf physikalische Theorien. Eher deskriptive Ausrichtung der Wissenschaftstheorie.
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Wissenschaftstheorie: Historische Entwicklung seit 1985: Zunehmende Anwendung der neuen Wissenschaftstheorie auf alte wissenschafts- oder erkenntnistheoretische Fragestellungen. Beispiele: wissenschaftlicher Realismus versus Anti-Realismus, Bestätigungsholismus, Vergleiche des Aufbaus und der Funktionsweise deskriptiv-empirischer und normativ-ethischerTheorien.
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Wissenschaftstheoretische Fragestellungen: Ein Beispiel
Einfachheit in der Begriffs- und Hypothesenbildung. Oder: Was ist eine gute Uhr?
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Kriterien für die Wahl von Begriffssystemen
Häufig vertretene Position: „Das Begriffssystem, das in einer empirischen Wissenschaft verwendet wird, beruht ausschließlich auf Konventionen. Es sind bloße Zweckmäßigkeitsbetrachtungen, die einen Wissenschaftler dazu bewegen, einen bestimmten terminologischen Apparat zu verwenden.“
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Eine unzweckmäßige Klassifikation von Tieren … 1. Tiere, die dem Kaiser gehören 2. einbalsamierte Tiere 3. gezähmte 4. Milchschweine 5. Sirenen 6. Fabeltiere 7. herrenlose Hunde 8. in diese Gruppierung gehörige
9. die sich wie Tolle gebärden 10. die mit einem ganz feinen Pinsel aus Kamelhaar gezeichnet sind 11. und so weiter 12. die den Wasserkrug zerbrochen haben 13. die von weitem wie Fliegen aussehen.
Literaturhinweis: Jorge Luis Borges, „Die analytische Sprache John Wilkins´“, in: ders., Das Eine und die Vielen. Essays zur Literatur, München 1966, S.212. © Ulrich Gähde
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Kriterien für die Wahl von Begriffssystemen
Gegenposition: „Zweckmäßigkeitserwägungen bilden nur eines von mehreren Kriterien, die die Wahl eines Begriffsgerüstes steuern. Daneben gibt es aber noch eine ganze Reihe weiterer Faktoren, die bei dieser Wahl zu berücksichtigen sind.“
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Kriterien für die Wahl von Begriffssystemen Kriterien:
Konventionen, empirische Befunde, Einfachheitsbetrachtungen, Fruchtbarkeit zur Formulierung empirischer Hypothesen.
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Qualitative (klassifikatorische) versus quantitative Begriffe Nachteil qualitativer Begriffe: vergleichsweise geringer Informationsgehalt . Frage: Ist diese Position angesichts der Aussagekraft von literarischen Werke, die bevorzugt von qualitativen Begriffen Gebrauch machen, wirklich haltbar? Vorsichtigere Formulierung: Alles, was man in wissenschaftlichen Kontexten mit qualitativen Begriffen ausdrücken kann, kann man in diesen Kontexten auch mit quantitativen Begriffen ausdrücken, aber nicht umgekehrt. Konsequenz: Versuch der Einführung quantitativer Begriffe. © Ulrich Gähde
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Dinge, Eigenschaften, Ausprägungen
Grundbegriffe: Dinge, Eigenschaften, Ausprägungen.
Beispiele für Dinge: Studierende, Studiengänge, Lehrveranstaltungen. Beispiele für Eigenschaften: Intelligenzquotient, Dauer eines Studiengangs, maximale Teilnehmerzahl einer Lehrveranstaltung. Hinweis: Eigenschaften sind immer die Eigenschaften von Dingen.
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Dinge, Eigenschaften, Ausprägungen
Beispiele für Ausprägungen: Intelligenz und motivationale Fähigkeiten einer konkreten Person, Länge eines Zeitintervalls (kontinuierliche Ausprägungen); männlich und weiblich als Ausprägungen der Eigenschaft Geschlecht (diskrete Ausprägungen). Ausprägungen sind stets Ausprägungen von Eigenschaften.
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Metrisierung und Messung
Metrisierung: Einführung eines quantitativen (metrischen) Begriffs für einen Bereich von Dingen. Messen: Bestimmung der Ausprägung einer Eigenschaft eines Objekts. Messen erfolgt durch eine Zuordnung von Zahlen zu Dingen, die Träger der zu messenden Eigenschaft sind.
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Fundamentale und abgeleitete Metrisierung
Fundamentale (oder primäre) Metrisierung: Es wird ein quantitativer Begriff durch Metrisierung einer Quasireihe eingeführt, ohne dass auf bereits vorhandene metrische Begriffe zurückgegriffen werden könnte. Beispiel: Fundamentale Zeit- oder Längenmetrisierung.
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Fundamentale und abgeleitete Metrisierung
Abgeleitete Metrisierung: Bei der Einführung des neuen quantitativen Begriffs stehen bereits andere quantitative Begriffe zur Verfügung, mit deren Hilfe er konstruiert werden kann.
Einfachster Fall: Definitorische Zurückführung. Beispiel: Einführung der Dichte als Quotient aus Masse und Volumen.
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Fundamentale und abgeleitete Metrisierung Komplizierterer Fall: Einführung des neuen quantitativen Begriffs über ein Regelsystem, wobei an bestimmten Stellen bei der Formulierung dieser Regeln andere quantitative Begriffe verwendet werden. Beispiel: Der Temperaturbegriff kann zwar nicht auf den Längenbegriff definitorisch zurückgeführt werden. Bei seiner Einführung kann aber auf die Verfügbarkeit einer Längenmetrik zurückgegriffen werden.
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Faktoren, die die Einführung metrischer Begriffe beeinflussen Bei der Einführung metrischer (quantitativer) Begriffe spielen mindestens vier Faktoren eine Rolle: Konventionen: In jede Einführung eines wissenschaftlichen Begriffs fließen Festlegungen ein, die auf irreduzible Entscheidungen der beteiligten Wissenschaftler zurückgehen.
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Faktoren, die die Einführung metrischer Begriffe beeinflussen Empirische Befunde: Beim Aufbau einer wissenschaftlichen Theorie wird nicht so vorgegangen, dass der terminologische Apparat zunächst – d.h. vor allen empirischen Untersuchungen – eingeführt und erst danach empirische Behauptungen formuliert werden. Stattdessen fließen bereits in die Einführung eines Begriffs zahlreiche empirische Befunde ein. Dabei sind die empirischen Hypothesen, die in die Einführung eines quantitativen Begriffs eingehen, im Allgemeinen stärker als die entsprechenden Annahmen bei qualitativen Begriffen. © Ulrich Gähde
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Faktoren, die die Einführung metrischer Begriffe beeinflussen Fruchtbarkeitsüberlegungen: Entscheidendes Steuerungskriterium für die Einführung von Begriffen in den empirischen Wissenschaften ist die Fruchtbarkeit zur Formulierung gesetzesartiger Aussagen. Einfachheitsüberlegungen: Es werden solche Grundbegriffe gewählt, die die Formulierung besonders einfacher Gesetze ermöglichen. Diese vier Faktoren werden nun am Beispiel der Einführung einer Zeitmetrik erläutert. © Ulrich Gähde
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Zeitmetrik: Abgeleitete und fundamentale Metrisierung Abgeleitete Zeit-Metrisierung: Bei der Einführung des quantitativen Zeitbegriffs durch abgeleitete Metrisierung wird auf andere, bereits verfügbare quantitative Begriffe zurückgegriffen. Beispiel: Bei einer Sanduhr wird das Messen der Zeit auf eine Volumenmessung zurückgeführt. Analog dazu wird bei einer sog. Newton-Uhr die Zeitmessung auf eine Längenmessung zurückgeführt. Dabei wird von der Annahme Gebrauch gemacht, dass ein Objekt, das sich kräftefrei bewegt, in gleichen Zeiten gleiche Strecken zurücklegt. © Ulrich Gähde
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Zeitmetrik: Abgeleitete und fundamentale Metrisierung Fundamentale Metrisierung: Die Einführung des metrischen Zeitbegriffs durch fundamentale Metrisierung greift nicht auf andere, bereits verfügbare quantitative Begriffe (Funktionen) zurück. Hier werden bei der Begriffseinführung periodische Vorgänge verwendet. Beispiele: Pendeluhr, Sonnenuhr, Quarzuhr.
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Zeitmetrik: Abgeleitete und fundamentale Metrisierung Frage: Was unterscheidet gute Uhren von schlechten? Grundidee der Antwort: In die Auszeichnung guter Uhren (und damit eines geeigneten metrischen Zeitbegriffs) gehen neben Konventionen auch empirische Befunde sowie Fruchtbarkeits- und Einfachheitsüberlegungen ein.
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Zeitmetrik: Schwach und stark periodische Vorgänge Schwach periodische Vorgänge: Ein schwach periodischer Vorgang ist durch die (einzige) Bedingung ausgezeichnet, dass ein bestimmter Prozess immer wieder in gleicher Weise abläuft, d.h. wiederholt wird (etwa wenn ein Objekt immer wieder dieselbe Bahnkurve durchläuft). Beispiele: Schwingungsbewegung eines Pendels, Bahnbewegung der Planeten, Herzschlag, Sonnenaufgang.
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Zeitmetrik: Schwach und stark periodische Vorgänge
Stark periodische Vorgänge: Ein stark periodischer Vorgang ist dadurch ausgezeichnet, dass er erstens schwach periodisch ist und dass er zweitens die weitere Bedingung erfüllt, dass die zeitlichen Intervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorkommnissen des sich wiederholenden Vorgangs gleichlang sind.
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Zeitmetrik: Schwach und stark periodische Vorgänge Prima facie-Vermutung: Bei der Einführung einer Zeitmetrik darf man sich ausschließlich auf stark periodische Vorgänge stützen.
Problem: Zirkuläres Vorgehen. Die Auszeichnung stark periodischer Vorgänge setzt bereits ein quantitatives Zeitmaß voraus. Dieses soll aber gerade erst eingeführt werden.
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Zeitmetrik: Schwach und stark periodische Vorgänge Lösung: Um diesen Zirkel zu vermeiden, darf bei der Einführung eines metrischen Zeitbegriffs nur vom Begriff schwach periodischer Vorgänge Gebrauch gemacht werden. Diese werden jedoch nicht beliebig ausgewählt. Vielmehr sind für ihre Wahl Einfachheits- und Fruchtbarkeitsüberlegungen maßgebend.
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Zeitmetrik: Periodisch äquivalente Prozesse Beispiel: A sei ein bestimmtes, aber beliebig gewähltes Pendel mit Periode P1. B sei ein verglichen mit A längeres Pendel mit Periode P2. Empirische Feststellungen: P1 und P2 sind verschieden; es gilt: P2 > P1. Die Schwingungsvorgänge werden nun über einen längeren Zeitpunkt beobachtet. Die Beobachtung beginnt zu demjenigen Zeitpunkt, wo sich beide Pendel am tiefsten Punkt ihrer Bahn befinden. © Ulrich Gähde
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Zeitmetrik: Periodisch äquivalente Prozesse Nach einer bestimmten Anzahl von Schwingungen (etwa nach m Schwingungen von Pendel A und n Schwingungen von Pendel B mit m > n) befinden sich beide Pendel - im Rahmen der Beobachtungsgenauigkeit - erneut simultan am tiefsten Punkt ihrer Bahn. Das Zahlenverhältnis m/n wiederholt sich: Stets fallen m Schwingungen von A auf n Schwingungen von B.
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Zeitmetrik: Periodisch äquivalente Prozesse Sind die Bedingungen - erfüllt, so werden die beiden Prozesse als periodisch äquivalent bezeichnet. Wichtig ist, dass es sich dabei um empirische Behauptungen handelt: Es wäre widerspruchsfrei auch eine Welt denkbar, in der keine periodisch äquivalente Prozesse in dem zuvor präzisierten Sinn auftreten. Stattdessen gilt jedoch die folgende, ebenfalls empirisch determinierte Behauptung: Es gibt nur eine einzige, umfassende Klasse periodisch äquivalenter Vorgänge.
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Zeitmetrik: Einfachheits- und Fruchtbarkeitsüberlegungen Problem: Bei der Einführung einer Zeitmetrik steht noch kein Kriterium zur Verfügung, dass die Auszeichnung stark periodischer Vorgänge ermöglichen würde. Würde man aber auf einen beliebig ausgewählten schwach periodischen Vorgang zurückgreifen, so würden die Naturgesetze eine sehr komplizierte Gestalt annehmen.
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Zeitmetrik: Einfachheits- und Fruchtbarkeitsüberlegungen Beispiel: Angenommen, es würde der (schwach periodische) Herzschlag einer Dame – nennen wir sie Claudia ausgewählt und der Einführung einer Zeitmetrik zu Grunde gelegt. Was würde passieren, wenn Claudia joggt? Was würde mit allen Naturvorgängen passieren?
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Zeitmetrik: Einfachheits- und Fruchtbarkeitsüberlegungen Lösung: Es werden schwach periodische Vorgänge ausgewählt, die der umfassendsten auffindbaren Klasse periodisch äquivalenter Vorgänge angehören. Beispiel: Eigenschwingungen eines Quarzes, die durch ein elektrisches Feld angeregt werden. Warum gerade diese Vorgänge für die Einführung einer Zeitmetrik besonders geeignet sind. © Ulrich Gähde
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Zeitmetrik: Einfachheits- und Fruchtbarkeitsüberlegungen
Hinweis: Stehen mehrere periodisch äquivalente Vorgänge zur Verfügung, die für die Einführung einer Zeitmetrik geeignet sind, so wird eine Auswahl getroffen, die pragmatischen Kriterien folgt – so etwa der möglichst einfachen und zuverlässigen Reproduzierbarkeit des betreffenden Vorgangs unter Labor oder sogar Alltagsbedingungen.
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Zeitmessung und Längengrad Zur Bedeutung der Bestimmung des Längengrades Sir Cloudesly Shovells kleines Missgeschick (1707) Longitude Act (1714)
(20.000 Pfund Sterling, 2.000.000 €) © Ulrich Gähde
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John Harrison (1793 – 1777)
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John Harrisons Uhren: H1
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John Harrisons Uhren: H2 und H3
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John Harrisons Uhren: H4
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John Harrisons Uhren: H5
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Vielen Dank!
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