Paradigmenwechsel in der Wissenschaft nach Thomas Kuhn

Thomas S. Kuhns erstmals im Jahr 1962 erschienenes Buch „Die Struktur wissenschaftlicher Revolutionen“ ist ein Klassiker der Wissenschaftstheorie, der mich fasziniert und beeindruckt hat. Kuhn schreibt weniger über Wissenschaft als Methode. Er erläutert vielmehr, welche Bedeutung es für wissenschaftlichen Fortschritt hat, dass Wissenschaft immer von Menschen gemacht ist. Er legt dar, wie selbst (Natur-)Wissenschaftler – denen man üblicherweise hohe Rationalität und Objektivität unterstellt – der Neigung unterliegen, etablierten Ansichten zu folgen und abweichenden oder unkonventionellen Meinungen mit großer Skepsis zu begegnen. Kuhn erläutert, wie der Prozess der wissenschaftlichen Sozialisierung einerseits dazu beiträgt, dass ein anerkanntes Paradigma zwar im Detail verfeinert wird, andererseits aber den Blick auf Anomalien behindert, deren Erforschung Türen zu einem neuen Verständnis der Natur öffnen kann. Im Beitrag fasse ich die aus meiner Sicht wesentlichen Punkte aus Kuhns Buch zusammen. In einem künftigen Beitrag werde ich Beispiele für moderne Paradigmen darstellen und ihre Rolle im Zusammenhang mit aktuellen Anomalien und ihrer Erforschung diskutieren. Grundlage für diesen Beitrag ist die 2012 beim University of Chicago Press Verlag erschienene englischsprachige vierte Auflage [1].

I. „Normale“ Wissenschaft: Der wissenschaftliche status quo

Kuhn beginnt sein Werk damit, den Zustand zu beschreiben, der die meiste Zeit wissenschaftliches Arbeiten prägt. Er bezeichnet diesen Zustand alltäglichen wissenschaftlichen Arbeitens als normale Wissenschaft (normal science). Es geht um Forschung auf Grundlage einer oder mehrerer bedeutsamer Errungenschaften, die der Großteil einer wissenschaftlichen Community als Fundament für weitere Forschung ansieht. Wissenschaftler, die solche Paradigmen teilen, sind sich weitgehend einig über die zentralen Forschungsfragen, die es zu klären gilt.

Ein Merkmal normaler Wissenschaft ist, dass das Spektrum dessen, was von der wissenschaftlichen Community akzeptiert wird, vom herrschenden Paradigma begrenzt wird. Normale Wissenschaft kratzt somit per Definition nicht am Fundament des Erklärbaren, indem sie sich etwa gezielt mit den Fragen befasst, die das Paradigma nicht beantworten kann. Vielmehr widmet sich normale Wissenschaft der Verfeinerung und Spezifizierung des Paradigmas unter immer strengeren Randbedingungen. Kuhn vergleicht ein Paradigma insofern mit einem höchstrichterlichen Urteil, das die Grundsätze für den Umgang mit ähnlich gelagerten Sachverhalten entwickelt – in der juristischen Praxis aber im Regelfall selbst nicht substanziell hinterfragt wird.

Was herrschende Paradigmen sind, lässt sich nach Kuhn beispielsweise an den Inhalten von Lehrbüchern und Studiengängen erkennen. Sie sorgen dafür, dass neue Generationen an WissenschaftlerInnen in ihrer Forschung dort ansetzen können, wo die Lehrbücher aufgehört haben. Sie schaffen außerdem eine gemeinsame Sprache – gar eine gemeinsame „Tradition“ – unter den mit ähnlichen Teilfragen des herrschenden Paradigmas befassen Menschen.

II. Schwerpunkte normaler Wissenschaft

Das Paradigma, unter dem normale Wissenschaft abläuft, begrenzt somit den Handlungsspielraum für empirische und theoretische Forschung. Schwerpunkte empirischer Forschung unter einem herrschenden Paradigma sind nach Kuhn

• die genauere Beobachtung von Phänomenen (etwa genauere Messungen),
• die Beobachtung bekannter Phänomene unter anderen Bedingungen,
• der Nachweis, dass Beobachtungen im Einklang mit den theoretischen Vorhersagen des Paradigmas stehen,
• der Versuch, immer mehr Phänomene mit demselben Paradigma zu erklären.

Schwerpunkte theoretischer Forschung unter einem anerkannten Paradigma sind

• die Nutzbarmachung des Paradigmas für technische Anwendungen,
• der Versuch, Paradigma und Beobachtungen theoretisch in Einklang zu bringen,
• Umschreibung oder formelle – insbesondere mathematische – Abwandlung des Paradigmas.

Offensichtlich ist normale Wissenschaft also überwiegend „mit sich selbst“ beschäftigt. Sie hat nicht zum Ziel, substanziell etwas Neues zu schaffen – sei es theoretisch oder empirisch. Im Gegenteil: Im Regelfall sind beispielsweise die Ergebnisse von Experimenten im Rahmen normaler Wissenschaft im Voraus bekannt. Unerwartete Ergebnisse stellen Ausreißer dar oder werden mit unsauberer Durchführung des Experiments erklärt. Ein zentrales Merkmal normaler Wissenschaft ist somit, dass sie Wissenschaftler daran hindert, Anomalien überhaupt als solche zu erkennen, da die Axiome und Glaubenssätze (unbewusst) so tief verankert sind, dass sie das Spektrum des Erkennbaren begrenzen.

III. Regeln normaler Wissenschaft

Kuhn beschreibt verschiedene Bekenntnisse (commitments), die Wissenschaftler aus ihrem jeweiligen Paradigma herleiten. Was Kuhn meint, sind zu einen die Zusammenhänge, die im jeweiligen Paradigma als „Regel“ oder „Gesetz“ bezeichnet werden – man denke an die Newtonschen Gesetze oder das Induktionsgesetz nach Faraday. Schon der Begriff des Gesetzes macht die Bindungswirkung für die dem Paradigma folgenden Wissenschaftler deutlich.

Zu den Regeln des normalen Wissenschaftlers gehört darüber hinaus ein allgemein anerkannter Umgang mit experimentellem Instrumentarium. Ein drittes Element des Regelwerks der normalen Wissenschaft betrifft nach Kuhn die philosophischen Glaubenssätze, die sich aus dem Paradigma ergeben. Hier geht es beispielsweise um die Fragen, was Materie ist und wie sie interagiert. Eine vierte Regel betrifft das Verhalten. Nach Kuhn hat sich ein Wissenschaftler den Prinzipien der Sorgfalt und Genauigkeit zu verschreiben. Er hat sich zu bemühen, Abweichungen vom Erwarteten durch noch mehr Sorgfalt zu beseitigen.

IV. Die Rolle von Anomalien in der (normalen) Wissenschaft

Anomalien sind nach Kuhn Entdeckungen, die darauf aufmerksam machen, dass die Natur nicht den Erwartungen des Paradigmas folgt. Was die Anomalie ausmacht ist, dass das bestehende Paradigma kein Konzept zu ihrer Erklärung bereithält. Diese Eigenschaft führt dazu, dass Anomalien in den Daten normaler Wissenschaft oftmals nicht (sofort) erkannt werden. Kuhn beschreibt in dem Zusammenhang, wie Röntgen durch Zufall auf die später nach ihm benannte Strahlung aufmerksam wurde, weil ein Bildschirm leuchtete, wenn er nicht hätte leuchten dürfen. Wenn die nicht-erklärbaren Phänomene von solch großer Bedeutung sind, dass sie am Fundament des anerkannten Paradigmas kratzen, kann Wissenschaft in einen Zustand der Krise geraten, in der verschiedene teils spekulative Theorien oder Versionen einer Theorie nebeneinander bestehen können.

V. Wissenschaftskrisen

Eine wissenschaftliche Krise ist nach Kuhn dadurch gekennzeichnet, dass die wissenschaftliche Community die Anomalien – also den Bruch zwischen Paradigma und Natur – anerkennt. Das passiert dann, wenn die Community feststellt, dass das bestehende Paradigma nicht mehr „geradegebogen“ werden kann, um die Anomalien zu erklären. Die Ansicht, dass die Erklärungskraft des Paradigmas an seine Grenzen gestoßen ist, setzt sich langsam durch. In der Folge werden die Regeln und Gesetze der normalen Wissenschaft weiter ausgelegt, d. h. ehemals unkonventionelle Ansätze werden nicht mehr pauschal abgelehnt. Dadurch verschwimmen die Grenzen zwischen dem bisherigen Paradigma und den neuen Theorieentwürfen und Experimenten.

Krisen enden nach Kuhn auf drei mögliche Arten. Erstens kann es die normale Wissenschaft doch noch schaffen, die Anomalien durch das bestehende Paradigma zu erklären. Zweitens kann die Community entscheiden, die Probleme auf ein anderes Mal zu verlegen und die Lösung künftigen Generationen überlassen. Das ist der Fall, wenn unter den verschiedenen Theorieentwürfen keiner dabei ist, der die Anomalien auch nur im Ansatz erklären kann. Drittens, und hier liegt der Fokus von Kuhns Buch, kann eine Theorie aufkommen, deren Erklärungspotenzial derart ausgeprägt ist, dass sie von einem Teil der Community als neues Paradigma anerkannt wird. Kuhn betont, dass er darin keine additive Aufnahme oder Erweiterung einer neuen Theorie zu einer bestehenden sieht. Er beschreibt die Anerkennung eines neuen Paradigmas als fundamentalen Wandel der Weltsicht des Wissenschaftlers, dessen grundlegende Annahmen sich ändern und damit ein Großteil dessen, was er bislang als selbstverständlich erachtet hat. Im kritischen Zustand, d. h. im Zustand „außergewöhnlicher“ Wissenschaft, ist die Community bereit, alles zu versuchen, widersprüchliche Ansätze zu diskutieren, über die philosophischen Implikationen zu sprechen, und offen ihre Unzufriedenheit mit dem Zustand zu äußern. Eine wissenschaftliche Krise ist nach Kuhn immer auch eine Art Glaubenskrise für die Menschen, die das Paradigma verinnerlicht hatten.

VI. Transformation oder Addition?

Kuhn geht am Beispiel des Wechsels von Newtons Theorie der Gravitation zu Einsteins Relativitätstheorie darauf ein, warum ein Paradigmenwechsel seiner Ansicht nach nicht Additiv abläuft. Nach Kuhn ist Einsteins Theorie keine additive Erweiterung von Newtons. Wenn man Einsteins Theorie akzeptiere, müsse man anerkennen, dass Newtons Theorie falsch war. Nach Kuhn ändert daran auch die Tatsache nichts, dass Newtons Theorie einen Grenzfall von Einsteins darstellt. Gerade in dem Grenzfall-Argument sieht Kuhn seine Ansicht bestätigt. Die Frage ist nämlich, von was Newtons Theorie einen Grenzfall darstellt. Es ist unmöglich, Einsteins Theorie mit den Konzepten, Annahmen und Begriffen von Newton zu beschreiben. Nötig ist vielmehr eine Änderung der fundamentalen strukturellen Elemente der Theorie der Gravitation und des damit einhergehenden Naturbildes.

An einem anderen Beispiel macht Kuhn deutlich, was er meint. Ein ehemaliger Anhänger des Ptolemäisches Weltbildes, der nun das Kopernikanische Weltbild als Paradigma anerkennt, würde beim Blick zum Mond nicht sagen: „Früher sah ich einen Planeten, jetzt sehe ich einen Satelliten.“ Das würde nach Kuhn bedeuten, dass das Ptolemäische Weltbild zu einem früheren Zeitpunkt einmal richtig war. Vielmehr würde er sagen: „Früher sah ich einen Planeten, aber ich hatte unrecht.“ Niemand würde behaupten, dass das Ptolemäische Weltbild einen Grenzfall des Kopernikanischen darstellt.

Kuhn verteidigt seine Ansicht gegen den Einwand, dass dieselben Daten durch ein neues Paradigma nur neu interpretiert werden. Nach Kuhn führt normale Wissenschaft zur Aufdeckung von Anomalien und schließlich zu Krisen. Diese können nur durch eine plötzlich auftretende neue Sicht auf die Welt (gestalt switch) gelöst werden. Der dazu nötige kreative Akt ist im Kern, worauf das gesamte folgende Paradigma aufbaut. Der Unterschied zur reinen (Neu-)Interpretation des vorherigen Paradigmas liegt darin, dass das neue Paradigma nicht mehr auf seinen Grundannahmen aufbaut, sondern etwas substanziell Neues schafft, das die Welt besser erklären kann.

VII. Wie wissenschaftliche Revolutionen ausgehen

Das Revolutionäre an Theorie-Kandidaten für ein neues Paradigma ist nach Kuhn, dass es die Community in Lager aufspalten kann. Das können entweder Verfechter verschiedener Kandidaten sein. Der Konflikt kann aber auch zwischen Traditionalisten, die am alten Paradigma festhalten, und Revolutionären bestehen, die in einer Theorie längst auch das neue Paradigma sehen. Nach Kuhn leben die Menschen verschiedener Lager in verschiedenen Welten, die aufgrund der fundamental divergierenden Grundannahmen nicht effektiv miteinander kommunizieren können. Ein Paradigmenwechsel (paradigm shift) setzt daher voraus, dass sich eine Theorie als neues Paradigma durchsetzt.

Kuhn zählt Argumente auf, die in einem solchen Konflikt für ein neues Paradigma angeführt werden können. Das wichtigste Argument ist, dass die neue Theorie die Anomalien erklärt, die das alte Paradigma in die Krise geführt haben. Zweitens spricht eine höhere quantitative Übereinstimmung zwischen Vorhersage und Beobachtung für die neue Theorie. Ein drittes Argument kann darin liegen, dass der Paradigmen-Kandidat Vorhersagen machen kann, die gemäß dem vorherigen Paradigma nicht einmal denkbar waren. Ein viertes – wenn auch subjektives – Argument liegt in einer höheren Ästhetik der neuen Theorie. Paradigmenwechsel treten nicht selten dadurch auf, dass die wissenschaftliche Community davon beeindruckt ist, wie simpel und zugleich mächtig eine neue Theorie ist. Der Großteil der Community wird nach Kuhn aber erst dann wirklich vom Paradigmen-Charakter einer neuen Theorie überzeugt sein, wenn sie ein außergewöhnliches und allgemein anerkanntes Problem lösen kann, für das keine andere Lösung denkbar ist.

VIII. Fazit

Wissenschaft ist nach Kuhn kein additiver Vorgang, in dem immer „neues Wissen“ zum bestehenden dazukommt. Der Beitrag normaler Wissenschaft bzw. eines etablierten Paradigmas liegt nach Kuhn vor allem darin, Anomalien aufzudecken und damit die Grenzen des bestehenden Paradigmas. Die Lösung des darauf folgenden Konflikts setzt ein neues Weltbild voraus, das in einer Theorie ausgedrückt wird, die nicht nur die Anomalien erklären, sondern eine neue Wissenschaft begründet kann. Ein Paradigmenwechsel tritt ein, wenn sich das Weltbild der wissenschaftlichen Community ändert, indem sie zum einen die Theorie als Paradigma anerkennt, zum anderen die wissenschaftliche Sozialisierung durch Studium und Lehre am neuen Paradigma ausrichtet.

Endnoten

[1] Kuhn, Thomas S., Ian Hacking, The Structure of Scientific Revolutions: 50th Anniversary Edition, University of Chicago Press (50th Anniversary Edition) 2012

Bild von SweetMellowChill auf Pixabay