Die Quantenphysik[1] handelt zunächst und hauptsächlich von mikrophysikalischen Systemen.[2] Beispiele für solche Systeme sind Elektronen und Photonen, Protonen und Neutronen einschließlich ihrer Konstituenten (Quarks) genauso wie ganze Atome. Diese Systeme haben zum einen zeitunabhängige Eigenschaften, welche während der gesamten Existenz des Systems unverändert bleiben. Beispiele sind die Masse und die Ladung eines Systems. Ein Elektron zum Beispiel hat immer dieselbe Masse und Ladung. Wenn ein System einen Wechsel von einer negativen elektrischen Ladung von -1e zu einer positiven elektrischen Ladung von +1e vollzöge, dann wäre es kein Elektron mehr, sondern ein Positron. Die elektrische Ladung kann als eine dispositionale Eigenschaft verstanden werden. Wir verstehen ihr Wesen dann als die Kraft oder Disposition, ein elektromagnetisches Feld aufzubauen, sodass gleichgeladene Systeme abgestoßen und entgegengesetzt geladene angezogen werden.[3]

Zum anderen besitzen mikrophysikalische Systeme auch zeitabhängige Eigenschaften wie Ort, Impuls, Energie oder Spin in einer gegebenen Raumrichtung. Ein Elektron zum Beispiel kann seinen Wert des Spins in einer gegebenen Raumrichtung von Spin-up (Spin ↑) zu Spin-down (Spin ↓) wechseln (oder umgekehrt) und ein Elektron bleiben. Ich nehme im Folgenden mit dem Begriff "Eigenschaft" sofern nicht anders angegeben ausschließlich auf zeitabhängige Eigenschaften Bezug. Die berühmte Heisenbergsche Unschärferelation handelt davon, dass bestimmte Eigenschaften in der Quantenphysik in dem Sinne inkompatibel sind, dass es prinzipiell nicht möglich ist, dass ein System sich in einem Zustand befinden kann, in dem es für mehr als eine dieser Eigenschaften einen definiten numerischen Wert innehat. Das berühmteste Beispiel sind der Ort und Impuls:

(1) Δp*Δq ≥ 0,5*ħ / (2*π)

In dieser Formel steht "p" für den Impuls, "q" für den Ort, "Δ" steht für die Abweichung von einem definiten nummerischen Wert (d.h. die "Unschärfe") und "ℏ" steht für Plancks Wirkungsquantum. Diese Formel besagt somit: Es gibt keinen Zustand eines Quantensystems, in dem das Produkt der Unbestimmtheit des Impulses und des Ortes unter einen bestimmten Wert fällt. Anders ausgedrückt: Je mehr sich der Wert des Ortes einem definiten numerischen Wert annähert, desto größer ist die Unbestimmtheit des Wertes des Impulses (und umgekehrt). Im Regelfall ist ein System in einem Zustand, in dem es weder einen definiten numerischen Wert des Ortes noch des Impulses hat. Es befindet sich in einer Überlagerung (Superposition) mehrerer Orts- und Impulswerte.

Ein weiteres Beispiel für inkompatible Eigenschaften neben Ort und Impuls ist der Spin in allen drei orthogonalen Raumrichtungen: der Spin in x-Richtung (Spin x), der Spin in y-Richtung (Spin y) und der Spin in z-Richtung (Spin z).[4] Dieses Beispiel bietet sich besonders für mathematische, experimentelle und philosophische Untersuchungen an. Denn Systeme von Spin ½ - wie etwa Elektronen – können nur die beiden definiten numerischen Werte "Spin up" und "Spin down" in einer gegebenen Raumrichtung besitzen. Das heißt es gibt nur zwei mögliche, diskrete definite numerische Werte anstatt des viel komplizierteren Falles eines kontinuierlichen Spektrums von unendlich vielen Orts- oder Impulswerten. Aus der Heisenbergschen Unschärferelation folgt nun, dass ein System von Spin ½ nur in einem Zustand sein kann, in dem es einen definiten numerischen Wert von höchstens einer dieser Spinkomponenten besitzt. Im Regelfall befindet es sich sogar in einem Zustand, in dem es keinen definiten numerischen Spinwert in irgendeiner Raumrichtung besitzt, sondern sich in einer Superposition der beiden Spinwerte "Spin-up" und "Spin-down" in allen drei Raumrichtungen befindet.

Man kann das radikal Neue an der Quantenphysik so umschreiben: Wenn in der klassischen Physik die Eigenschaft eines Systems verschiedene Werte wie sagen wir "up" und "down" haben kann, dann ist das System immer in einem Zustand, in dem es genau einen dieser Werte hat. In der Quantenphysik gilt hingegen für alle zeitabhängigen Eigenschaften das Superpositionsprinzip: Wenn die Eigenschaft eines Systems die Werte "up" und "down" einnehmen kann, dann kann das System in einem Zustand sein, der eine Superposition (Überlagerung) von Zuständen mit diesen beiden Werten ist und in dem also diese beiden Werte gleichg- oder verschiedengewichtig zusammen eingehen. Anstatt eines definiten Wertes liegt in diesem Fall dann eine Werteverteilung vor.

Das Superpositionsprinzip ist aber nicht auf einzelne Systeme begrenzt. Es gilt auch für zusammengesetzte Systeme.[5] Das einfachste Beispiel ist ein zusammengesetztes System aus wieder zwei Systemen von Spin ½ wie zwei Elektronen oder Neutronen. Ein solches System kann einerseits durch Produktzustände beschrieben werden wie etwa:

(2) |ϕ⟩ = |↑_z⟩₁ |↓_z⟩₂ oder
(3) |ϕ⟩ = |↓_z⟩₁ |↑_z⟩₂

In dieser Formel steht "|ϕ⟩" für den Spinzustand des zusammengesetzten Systems, "|↑_z⟩₁" zeigt an, dass System 1 Spin-up in z-Richtung hat; "|↓_z⟩₂" zeigt an, dass das System 2 Spin-down in z-Richtung hat und vice versa. Die Formel (2) besagt somit Folgendes: Das System 1 hat Spin-up in z-Richtung und das System 2 hat Spin-down in z-Richtung. Diese Formel zeigt insofern einen Produktzustand an, als dass sie die Teilsysteme in einen Eigenzustand der betrachteten Spin-Observable setzt; der Gesamtzustand wird einfach durch das Tensorprodukt der Eigenvektoren der Teil-systeme beschrieben. Das heißt - und das ist für unsere Zwecke besonders wichtig - dass der Zustand des Gesamtsystems über die Zustände der Teilsysteme superveniert.

Der Zustand eines zusammengesetzten Systems lässt sich aber nur in absoluten Ausnahmefällen durch die Produktzustände der Einzelsysteme beschreiben, die in Abschnitt 4.2.2. näher untersucht werden. Im Regelfall wird ein zusammengesetztes System hingegen durch eine Superposition von Produktzuständen beschrieben. Man spricht hier auch von einer Zustandsverschränkung. Das einfachste Beispiel betrifft wieder Spinzustände und ist in der Fachliteratur als Singulett-Zustand bekannt:[6]

(4) |Ψ^-⟩ = 1 / √2 * (|↑_z⟩₁ |↓_z⟩₂ - |↓_z⟩₁ |↑_z⟩₂).

In dieser Formel steht "|Ψ-⟩" für den Spinzustand des Gesamtsystems. Diese Formel beinhaltet u.a. Folgendes: Es befinden sich nicht nur die Teilsysteme 1 und 2 in Superpositionen, das Gesamtsystem befindet sich in einer Superposition der beiden möglichen Zustände des Gesamtsystems mit definiten numerischen Werten – das heißt in einer Überlagerung der möglichen Zustände "erstes System Spin up und zweites System Spin down" und "erstes System Spin down und zweites System Spin up" in z-Richtung. Die Formel (4) kann - anders als (2) und (3) - nicht in Produktform gebracht werden.

Zustandsverschränkungen werden häufig mit einem Holismus assoziiert. Paul Teller etwa argumentiert, dass die Zustandsverschränkung eine Relation zwischen den betroffenen Systemen ist.[7] Diese Relation superveniert nicht über die intrinsischen Eigenschaften der einzelnen Systeme. Insofern ist das Gesamtsystem mehr (hat relationale Eigenschaften) als die Summe seiner Teile in Isolation (die intrinsischen Eigenschaften der Teilsysteme). Diese Konsequenz ergibt sich ziemlich[8] direkt aus dem mathematischen Formalismus der Quantenphysik: Im Falle des Singulett-Zustands etwa hat nur das Gesamtsystem globale Eigenschaften (globale Observablen) mit definiten numerischen Werten und damit einen reinen Zustand. Dieser legt fest, was für die Teilsysteme gilt (insofern dies überhaupt bestimmt ist[9]) und nicht umgekehrt!

Die Reichweite des Quanten-Holismus kann mit dem berühmten Gedankenexperiment von Schrödingers Katze illustriert werden:[10] Stellen Sie sich eine geschlossene Kiste vor. In dieser Kiste befinden sich eine Katze, ein instabiler Atomkern, ein Detektor für die beim Zerfall erzeugte Strahlung und eine tödliche Menge Gift. Der Atomkern wird - sagen wir - innerhalb von einer Stunde mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,5 zerfallen. Wenn das Atom zerfällt, wird der Geigerzähler dies messen und einen Mechanismus auslösen, der dann das Gift freisetzt, welches wiederum die Katze tötet. Nach der Schrödinger-gleichung sind die Zustände aller Systeme in der Kiste innerhalb kurzer Zeit miteinander verschränkt. Das heißt: Nur das Gesamtsystem aus allen diesen Systemen ist in einem wohldefinierten, reinen Zustand ähnlich dem Singulett Zustand. Und dieser Zustand ist eine Superposition aus dem Zustand mit der Korrelation "Atom zerfallen, Mechanismus ausgelöst und Katze tot" und dem Zustand mit der Korrelation "Atom nicht zerfallen, Mechanismus nicht ausgelöst und Katze lebendig." Die Katze selbst befindet sich nicht in einem reinen Zustand wie "Katze tot" oder "Katze lebendig" oder irgendetwas dazwischen.[11] Dies widerspricht unserer Alltagsontologie und auch der Ontologie der klassischen Physik von Systemen mit definiten numerischen Eigenschaftswerten. An dieser Situation ändert sich auch dann nichts, wenn Sie die Kiste öffnen und mit dem Gesamtsystem im Inneren interagieren. Nach dem Formalismus der Quantenphysik ist zu erwarten, dass Sie dann mit dem Zustand des Gesamtsystems auch verschränkt sind.

Mithin zeigt Schrödingers Gedankenexperiment, dass wenn man vom Formalismus der Quantenphysik ausgeht, man innerhalb kurzer Zeit auch zu Makroobjekten in Superpositionen gelangt. Mit anderen Worten: Wenn die Schrödingerdynamik gilt und ausnahmslos gilt, dann bilden nicht nur alle mikrophysikalischen, sondern alle Systeme schlechthin ein holistisches Ganzes.[12] Dieser universale Holismus steht offenbar dem lange Zeit sehr erfolgreichen atomistischen Weltbild entgegen, nach dem sich alles in der Welt in der Bewegung von kleinsten Teilchen lokalisieren lässt, die unabhängig voneinander existieren und nur dadurch miteinander zusammenhängen, dass sie wechselwirken. Hierin steckt nun das Problem (2) für meinen Reduktionismus. Denn offenbar beruht mein Reduktionismus auf einem weitgehend atomistischen Weltbild. Er beruht auf einem Bild von der Welt, nach dem sich Eigenschaften im Gegenstandsbereich der Einzelwissenschaften "herauspicken" und in den Wirkungen von klar umgrenzten Konfigurationen von fundamentalen physikalischen Eigenschaften lokalisieren lassen (siehe Abschnitt 4.1.1.). Dieses Bild scheint durch die Quantenphysik endgültig falsifiziert. Ich werde auf das Problem (2) in Abschnitt 4.2.2.2.2. dieser Arbeit eingehen und zeigen, dass es sich auch im Rahmen der Standard-Quantenphysik lösen lässt.

Wenn man eine Eigenschaft eines Teils von einem verschränkten Ganzen misst, dann erhält man indes immer einen definiten nummerischen Wert für diese Eigenschaft. Misst man beispielsweise den Spin in z-Richtung eines Systems 1 von einem Ganzen im Singulett-Zustand, dann erhält man immer entweder |↑z⟩₁ oder |↓z⟩₁ und nicht etwa eine Überlagerung von beidem (|↑z⟩₁ |↓z⟩₁). Diese Messergebnisse sind maximal korreliert: Wenn man an System 1 den Zustand |↑z⟩₁ misst, dann ist System 2 nach der Messung mit Sicherheit im Zustand |↓z⟩₂ und umgekehrt. Ebenso liegt, wenn man am System 1 den Zustand |↓z⟩₁ misst, nach der Messung das System 2 mit Sicherheit im Zustand |↑z⟩₂ vor und umgekehrt. Es sind also überhaupt nur diese zwei entgegengesetzten Messergebnisse möglich: Entweder |↑z⟩₁ |↓z⟩₂ oder |↓z⟩₁ |↑z⟩₂. Diese Korrelationen bestehen auch dann, wenn die beiden Messereignisse raumartig zueinander liegen. Das heißt, wenn kein Lichtsignal eine Verbindung zwischen den beiden herstellen könnte.

Das Messproblem besteht nun in Folgendem:[13] Die Entwicklung der Zustände von Quantensystemen wird durch die Schrödinger-Gleichung beschrieben. (a) Wenn man die Schrödinger-Dynamik auf einen Messprozess anwendet, erhält man als Ergebnis eine Beschreibung, nach der die Zustände aller beteiligten Systeme - einschließlich des Messgeräts - in einer Superposition stehen respektive verschränkt sind. (b) Eine Messung an einem dieser Systeme führt scheinbar entgegen der Beschreibung durch die Schrödingergleichung zu einem definiten numerischen Wert dieser Eigenschaft. Beispielsweise zeigt ein Messgerät nach der Messung des Spins eines Elektrons in z-Richtung immer einen definiten numerischen Wert an, das heißt immer entweder |↑z⟩ oder |↓z⟩. Das Messproblem stellt sich dann in der Frage, wie die Punkte (a) und (b) sich zueinander verhalten, das heißt insbesondere ob es realiter Systeme mit definiten numerischen Eigenschaftswerten gibt und wenn ja, wie sie zu ebendiesen gelangen. Wie das Gedankenexperiment um Schrödingers Katze zeigt, betrifft diese Frage auch Systeme im makrophysikalischen Bereich. Zusammengefasst besteht das Messproblem also darin, dass sich sowohl Mikro- als auch Makrosysteme laut des Standard-Formalismus in Superpositionen befinden und dies augenscheinlich unseren Messergebnissen an Mikrosystemen und unserer Beobachtung von Makrosystemen widerspricht.

Es gibt eine instrumentalistische Lösung für das Messproblem, die ausreicht, um mit der Quantenphysik im Labor umgehen zu können. Nach ihr entwickeln sich die Zustände von Quantensystemen gemäß zwei Dynamiken: (i) Erstens gemäß der Schrödinger-Dynamik im Allgemeinfall (s.o.). (ii) Zweitens gemäß einer diskontinuierlichen und zeitlich-irreversiblen Dynamik im Falle einer Messung. Genauer: Bei einer Messung findet eine Reduktion der Superposition auf einen Zustand statt, in dem das gemessene System genau einen definiten numerischen Wert der gemessenen Eigenschaft besitzt. Wenn man beispielsweise den Spin in y-Richtung eines Teiles von einem Ganzen im Singulett-Zustand misst, dann findet eine Zustandsreduktion derart statt, sodass die Teilsysteme durch die Messung die definiten nummerischen Werte |↑y⟩₁ |↓y⟩₂ oder |↓y⟩₁ |↑y⟩₂ erlangen.

Die Schrödingerentwicklung ist deterministisch. Das bedeutet, wenn man die Dynamik, welche durch die Schrödinger-Gleichung ausgedrückt wird, für die einzige Dynamik von Quantensystemen hält, dann erhält man auch eine deterministische Theorie. Die Standard-Quantenphysik ist folglich eine deterministische Theorie. Raum für einen Indeterminismus in der Quantenphysik besteht damit nur dann, wenn man die Schrödinger-Dynamik durch eine Dynamik mit Zustandsreduktionen ergänzt oder ersetzt.[14] Das augenfälligste und bekannteste Merkmal der Quantenphysik, der Indeterminismus, ist damit kein grundlegendes Merkmal unseres Naturverständnisses gemäß der Quantenphysik. Das grundlegende Merkmal der Quantenphysik ist das Superpositionsprinzip und alle damit verbundenen Seltsamkeiten der Quantenphysik. Diese Erkenntnis wird sich im weiteren Verlauf der Arbeit noch als wichtig herausstellen.

Die intrumentalistische Lösung des Messproblems wurde 1932 von Johann von Neumann in seinem Buch "Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik" kanonisiert.[15] Werner Heisenberg übernahm den Grundansatz in seiner Version der Kopenhagener Interpretation, in dem er ebenfalls eine zweite Dynamik der Messung annahm.[16] Naturphilosophisch stellt er jedoch keine befriedigende Lösung dar.[17] Denn die zweite Dynamik wird vollkommen ad hoc postuliert: Weil unsere Messgeräte immer definite nummerische Werte der gemessenen Eigenschaft anzeigen, wird postuliert, dass gerade beim Messprozess eine Zustandsreduktion eintritt. Es wird dabei auch in keiner Weise angegeben, wie der Prozess, der zu einer Zustandsreduktion führt, physikalisch abläuft.

Außerdem ist das Verhältnis zwischen den beiden Dynamiken völlig undurchsichtig. Operational ist natürlich klar, was eine Messung ist und damit auch, wann die Schrödinger-Dynamik außer Kraft gesetzt wird und die Reduktions-Dynamik einsetzen soll. Aber Messprozesse sind keine in der Natur irgendwie hervorgehobenen Prozesse und Messgeräte keine natürlichen Arten, die in der Natur unabhängig von unseren Interessen vorkommen (wie etwa Elektronen, Wasserstoffatome, ...). Messprozesse unterliegen, wie alle anderen Prozesse auch, den gleichen Naturgesetzen. Es gibt keinen signifikanten Unterschied zwischen einer Messung und einer beliebigen physikalischen Interaktion. Und Messgeräte bestehen wie alle anderen physikalischen Objekte auch aus Quarks und Leptonen. Es gibt keinen objektiven Unterschied zwischen einem Messgerät und anderen Objekten. Vielmehr können Lebewesen diverse physikalische Objekte als Messgeräte benutzen und konstruieren abhängig von ihren Fähigkeiten und Interessen.

Ferner kann man argumentieren, dass Messgeräte eine Erfindung des Menschen sind, die erst sehr spät in der Evolution des Universums erfolgt.[18] Die Konstruktion und Benutzung von Messgeräten scheint aber die Existenz von makroskopischen Systemen vorauszusetzen, die nicht Zustandsverschränkungen unterworfen sind. Man kann daher argumentieren, dass einerseits im Rahmen der instrumentalistischen Lösung die Existenz von makroskopischen Systemen mit Eigenschaften mit definiten numerischen Werten eine notwendige Bedingung dafür ist, dass Messgeräte entstehen konnten. Andererseits kann aber die Existenz von solchen makroskopischen Objekten im Rahmen der instrumentalistischen Lösung an erster Stelle gar nicht erklärt werden kann. Kurz gefasst, was Johann von Neumann festhält, ist ein völlig unbefriedigender und undurchsichtiger Dualismus zweier Dynamiken, von denen eine zudem völlig ad hoc ist und ihre eigenen Voraussetzungen nicht verständlich machen bzw. garantieren kann.

Um klar zu sein: Es ist auf Grundlage einer Interpretation ohne Zustandsreduktionen und unter Bezugnahme auf Dekohärenz möglich, unsere Erfahrung definiter numerischer Werte als lokale Beobachter zu berücksichtigen. Es ist auf dieser Grundlage möglich, eine konsistente Geschichte des Universums zu erzählen, in der auch Messgeräte und Menschen stets Superpositionen unterworfen sind. Das Problem scheint mir aber Folgendes zu sein: Wenn man sich damit zufrieden gibt, mit Dekohärenz erklären zu können, dass uns die Welt klassisch erscheint, dann hat man keinen Grund Zustandsreduktionen einzuführen. Wenn man hingegen Zustandsreduktionen einführt, dann tut man dies in der Regel, weil man zu einer Makrowelt mit tatsächlich klassischen Eigenschaften gelangen und damit die Quantenphysik mit klassischen Theorien versöhnen möchte. Der Kopenhagener Deutung gelingt dies aber nicht. Sie ist auf absurde Konsequenzen festgelegt, wie dass es keine Makroobjekte mit wohldefinierten Zuständen gab, bevor es erste Messinstrumente oder Beobachter gab (was auch immer das sein soll). Einerseits kann die heisenbergsche Kopenhagener Deutung also nichts erklären, was nicht auch ohne Zustandsreduktion erklärbar ist. Andererseits gelangt man mit ihr nicht zu einer klassischen Makrowelt und damit zu keiner Vereinheitlichung. Es scheint mir daher naturphilosophisch völlig unklar, weshalb man das Projektionspostulat (von Neumanns Idee einer Zustandsreduktion qua Messung) überhaupt einführen sollte.

Die Ghirardi-Rimini-Weber-Interpretation geht auf die italienischen Physiker Gian Carlo Ghirardi, Alberto Rimini und Tullio Weber zurück.[19] In der Literatur hat sich das Akronym "GRW" sowohl als Bezeichnung für die Autoren als auch für die Interpretation eingebürgert. GRW ergänzen, grob gesagt, die Schrödinger-Gleichung um einen stochastischen Term, so dass sie Wahrscheinlichkeiten für Zustandsreduktionen in Form von spontanen Lokalisationen der Quantensysteme angibt.[20] Diese neue Gleichung gibt für kleine Quantensysteme in Isolation (z.B. ein einzelnes Elektron) eine extrem niedrige Wahrscheinlichkeit der spontanen Lokalisation an. Mit der Größe des Systems nimmt die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten von Zustandsreduktionen aber rapide zu. Für aus vielen Quantensystemen zusammengesetzte Makrosysteme (z.B. ein Messgerät oder eine Katze) ist die Wahrscheinlichkeit deshalb extrem hoch, dass eines dieser Systeme sich spontan lokalisiert. Falls eines dieser Systeme sich spontan lokalisiert, sind aufgrund der Zustandsverschränkungen alle anderen Systeme ebenfalls lokalisiert. Durch die spontane Lokalisation des Systems nehmen dann auch die anderen zustandsabhängigen Eigenschaften des betreffenden Systems quasi-definite Werte an.[21]

Die GRW-Interpretation enthält damit eine klare Lösung für das Messproblem. Denn wenn ein Quantensystem mit einem Messgerät, einer Katze, etc. verschränkt wird, führt die GRW-Dynamik dazu, dass der Gesamtzustand nahezu sofort reduziert wird. Deshalb messen wir immer nur Eigenschaften an Quantensystemen mit definiten nummerischen Werten und deshalb nehmen wir auch niemals Makroobjekte in Superpositionen wahr. Damit besitzt die GRW-Interpretation einige wichtige Vorteile gegenüber der Kopenhagener Interpretation: Erstens schmuggelt sie keine physikalisch vollkommen unklaren Begriffe wie "Messung", "Messgerät" oder gar "Beobachter" in die fundamentale physikalische Theorie mit ein. Die Lokalisation eines Quantensystems ereignet sich vielmehr spontan, ohne dass es eine Interaktion mit einem externen Objekt wie einem Messgerät oder Beobachter bedarf. Zweitens beinhaltet sie eine einheitliche Dynamik für Zustandsverschränkungen und Zustandsreduktionen, die sowohl den mikrophysikalischen als auch den makrophysikalischen Bereich erfasst und damit auch den Übergang zwischen quantenphysikalischen Eigenschaften zu klassischen Eigenschaften erklärt.

Dies ist dann auch die Grundlage für mein Argument für die Festlegung auf die GRW-Interpretation innerhalb der Debatte um Reduktion und Emergenz. Die am besten ausgearbeitete Alternative zur GRW-Interpretation innerhalb der Standard-Quantenphysik ist die Viele-Welten-Interpretation (VWI). Die VWI erkennt nur die reine Schrödinger-Dynamik mit Zustandsverschränkungen an. Von Superpositionen und Zustandsverschränkungen ist allerdings nur in der Quantenphysik die Rede. Alle anderen wissenschaftlichen Theorien – einschließlich allen anderen physikalischen Theorien wie insbesondere die Relativitätstheorie – sind klassische Theorien. Das heißt sie beschreiben die Systeme in ihrem Gegenstandsbereich so, dass sie immer einen wohldefinierten Zustand haben bzw. sie beschreiben die Eigenschaften in ihrem Gegenstandsbereich so, dass sie immer definite nummerische Werte haben. Wenn man allerdings eine Dynamik ohne Zustandsreduktionen wie die Schrödinger-Dynamik anerkennt, dann ist man darauf festgelegt, dass auch makroskopische Systeme bzw. Eigenschaften Superpositionen unterworfen sind Kurz gesagt: Wenn man sich innerhalb der Quantenphysik auf die VWI festlegt, dann ist man damit automatisch auch darauf festgelegt, dass nur die Quantenphysik die Welt an sich beschreibt; alle anderen wissenschaftlichen Theorien beschreiben die Welt bloß so, wie sie einem lokalen Beobachter erscheint. Mithin sind alle wissenschaftlichen Theorien außer der Quantenphysik grob falsch. Dies ist ein Problem für die Debatte um Reduktion und Emergenz wie sie hier verstanden werden möchte, nämlich als eine Debatte innerhalb der naturalisierten Metaphysik. Denn in dieser wird häufig auf Eigenschaften Bezug genommen, wie sie von unseren reifsten wissenschaftlichen Theorien beschrieben werden und für oder wider die Reduzierbarkeit oder Emergenz dieser Eigenschaften argumentiert. Dies ist aber nur dann ein rationales Unterfangen, wenn diese wissenschaftlichen Theorien auch wahr oder annähernd wahr sind. Ein Argument für eine Festlegung auf GRW und gegen eine Festlegung auf VWI innerhalb der Debatte um Reduktion und Emergenz lautet also: Wenn man in der Debatte um Reduktion und Emergenz einen allgemeinen wissenschaftlichen Realismus voraussetzen möchte, dann kann man sich nicht auf die VWI sondern muss sich auf eine Interpretation mit Zustandsreduktionen wie GRW festlegen. Solche Argumente können als transzendentale Argumente gegen VWI bezeichnet werden, insofern sie sich z.B. um die Bedingungen der Möglichkeit der Erkenntnis durch wissenschaftliche Theorien, die nicht die Quantenphysik sind, drehen.

Einige Autoren führen diese Argumente als die Hauptargumente gegen VWI an.[22] Sind es auch gute Argumente? Barry Stroud[23] hat in Auseinandersetzung mit den Werken von Immanuel Kant[24] und Peter Strawson[25] bereits auf den Unterschied zwischen doxatischen und alethischen Notwendigkeiten hingewiesen. Transzendentale Argumente stützen, wenn, dann nur doxatische Notwendigkeiten. Bei transzendentalen Argumenten gegen VWI sind das Notwendigkeiten der Form "Wenn ich Alltagserfahrungen habe, kann ich nicht anders als zu glauben, dass die Alltagsgegenstände definite numerische Eigenschaftswerte haben" oder "Wenn ich von der Sinnhaftigkeit der klassischen Reduktionsdebatte überzeugt bin, kann ich nichts anders als zu glauben, dass Alltagsgegenstände definite numerische Eigenschaftswerte haben". Die transzendentalen Argumente stützen aber nicht alethische Notwendigkeiten.

Das stärkste Argument gegen VWI ist dieses hier: Innerhalb der Quantenphysik können Wahrscheinlichkeiten für Messergebnisse angegeben werden. Beim Singulett-Zustand kann beispielsweise eine 50%-ige Wahrscheinlichkeit für das Messergebnis |↑y⟩₁ |↓y⟩₂ und eine 50%-ige Wahrscheinlichkeit für das Messergebnis |↓y⟩₁|↑y⟩₂ angegeben werden. Nach der VWI erlangen Quantensysteme aber niemals solche definiten numerischen Eigenschaftswerte. Was sagen die Wahrscheinlichkeitsangaben dann aus? Die elaborierteste Antwort auf dieses Problem baut auf entscheidungstheoretische Überlegungen auf.[26] Sie setzt die Existenz einer bevorzugten Basis voraus, um Wahrscheinlichkeitsangaben innerhalb der VWI verständlich zu machen. Die Existenz einer bevorzugten Basis kann aber nur durch den Prozess der Dekohärenz festgestellt werden, der selbst probabilistisch ist und wodurch diese Antwort zirkulär wird.[27] Auch andere Versuche, die obige Frage zu beantworten, können nicht überzeugen.[28]

Das Problem (3) besteht darin, dass Dispositionen in der modernen Physik keinen Platz haben sollen. Dagegen lässt sich sagen, dass sich, wie bereits zweimal gezeigt, die zeitunabhängige Eigenschaft der Ladung als Disposition auffassen lässt. Außerdem lassen sich auch (globale) zeitabhängige Eigenschaften von superponierten Systemen im Rahmen einer Kollaps-Interpretation als Dispositionen verstehen.[29] Die Eigenschaft eines verschränkten Ganzen ist demnach z.B. die Kraft oder Disposition, durch Zustandsreduktionen klassische Eigenschaften mit definiten numerischen Werten zu produzieren. Anders gesagt: Indem ein verschränktes Ganzes etwas Qualitatives ist, also eine bestimmte Eigenschaft besitzt, ist es u.a. die Kraft oder Disposition reine Zustände hervorzubringen, in denen bestimmte (lokale) Eigenschaften definite Werte haben. Zum Beispiel besitzt nach diesem Verständnis ein Gesamtsystem im Singulett-Zustand die Disposition oder Kraft reine Zustände von zwei Systemen hervorzubringen, sodass nachher die Teilsysteme entweder die Spinwerte |↑z⟩₁ |↓z⟩₂ oder |↓z⟩₁ |↑z⟩₂ besitzen.[30]

Dieses Verständnis lässt sich sowohl auf die Kopenhagener Interpretation als auch auf die GRW-Interpretation übertragen. Übertragen auf die Kopenhagener-Interpretation wie sie oben beschrieben wurde besitzt ein verschränktes System also die Kraft oder Disposition, unter der Bedingung einer Messung klassische Eigenschaften hervorzubringen. Und übertragen auf die GRW-Interpretation besteht eine Zustandsverschränkung in der Kraft oder Disposition, spontan (quasi-)klassische Eigenschaften hervorzubringen.[31]

Nach unserem derzeitigen Kenntnisstand ist diese Disposition nicht weiter reduzierbar: Sie beruht nicht auf nicht-dispositionalen, kategorialen Eigenschaften. Dasselbe gilt für die zeitunabhängige Eigenschaft der elektrischen Ladung. Die quantenphysikalischen Eigenschaften der Zustandsverschränkung und der elektrischen Ladung sind in diesem Sinne gemäß der modernen Physik ontologisch fundamentale Eigenschaften. Dement-sprechend sind sie primitiv und durch nichts Weiteres erklärbar. Man mag dies intellektuell unbefriedigend finden, aber es ist sicher kein spezifisches Problem meiner Position: Es gibt nach dem derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand einfach keine (synchron-reduktive) Erklärung für Superpositionen. Außerdem ist gemeinhin bekannt, dass Erklärungen irgendwo aufhören oder in einem infiniten Regress oder Zirkel enden müssen.

Dass die oben genannten Eigenschaften erstens nach der modernen Physik fundamentale Eigenschaften sind und sich zweitens als Dispositionen verstehen lassen, fügt sich sehr gut in meinen Reduktionismus ein, da dieser auf die Behauptung festgelegt ist, dass die fundamentalen physikalischen Eigenschaften dispositionale Eigenschaften sind. Es reicht aber natürlich nicht aus, dass Eigenschaften von verschränkten Systemen als Dispositionen verstanden werden können. Es bedarf auch guter Gründe für diese Annahme, damit aus meinem Reduktionismus eine attraktive naturphilosophische Position wird.

(1) Ein erster guter Grund ist, dass diese Annahme eine klare Antwort auf die Frage bereithält, was die Eigenschaften von Quantensystemen sind, wenn diese keine zeitabhängigen Eigenschaften mit definiten numerischen Werten haben. Es wäre in diesem Fall nicht überzeugend zu behaupten, dass ein System gar keine zeitabhängigen Eigenschaften besitzt und diese bei einer Zustandsreduktion gleichsam aus dem Nichts entstehen.[32] Genauso wenig überzeugt es aber, dass in diesem Fall einfach der quantenphysikalische Zustandsvektor (die Wellenfunktion) existieren soll.[33] Denn jener ist ein mathematisches Instrument, der die physikalische Realität repräsentieren soll und nicht die physikalische Realität selbst. Eine entscheidende Frage in der Interpretation der Quantenphysik lautet daher, was der quantenphysikalische Zustandsvektor repräsentieren soll. Meine Position enthält eine klare Antwort auf diese Frage: er repräsentiert die Disposition, bestimmte Eigenschaften mit definiten Werten zu erwerben.

(2) Der zweite Grund ist, dass diese Annahme ein klares Kriterium zur Unterscheidung zwischen mathematischen und physikalischen Strukturen etabliert. Die Eigenschaften der Zustandsverschränkung werden von vielen Autoren als relationale Eigenschaften gedeutet. Die Position dieser Autoren ist in der Fachliteratur als ontischer Strukturenrealismus (ORS) bekannt.[34] Der ORS deutet verschränkte Ganze ontologisch so, dass es zwar Teile gibt, diese haben aber nicht je für sich intrinsische Eigenschaften, sondern sind durch Relationen der Zustandsverschränkung miteinander verbunden. Diese Relationen schließen es aus, jedem Teilsystem für sich genommen einen wohldefinierten Zustand zuzuordnen. Stattdessen ist nur das Gesamtsystem, bestehend aus den Teilsystemen, welche durch die Relationen verbunden sind, in einem reinen Zustand.

Eine zentrale Herausforderung dieser Position ist zu klären, was eine physikalische Struktur von einer mathematischen Struktur unterscheidet.[35] Mit anderen Worten: Der ORS darf nicht den gleichen Fehler wie die Wellenfunktions-Realisten begehen und physikalische Strukturen mit den Mitteln ihrer Darstellung vermischen (s.o.). Diese Herausforderung stellt sich vor allem dann, wenn man die Raumzeit als ontologisch nachrangig gegenüber der Materie betrachtet. Diese Annahme kann philosophische Gründe haben, etwa wenn man Leibniz Einwände gegen Newtons Substantialismus überzeugend findet. Oder sie kann physikalische Gründe haben: Verschränkungen sind unabhängig von raumzeitlichen Abständen, was man als Indiz dafür sehen kann, Verschränkungen als ontologisch grundlegender anzusehen. Außerdem besitzen sie keine bestimmte Lokalisation. All dies zeigt, dass es zumindest problematisch ist, physikalische Strukturen in Abgrenzung zu mathematischen Strukturen als raumzeitlich zu begreifen.

Meine Position bietet eine klare Lösung für diese Herausforderung:[36] Eine physikalische Relation der Zustandsverschränkung unterscheidet sich von einer mathematischen Relation dadurch, dass sie die kausale Kraft oder Disposition zur Erzeugung bestimmter Effekte hat. Genauer gesagt besitzt sie die Disposition klassische Eigenschaften mit definiten numerischen Werten zu produzieren. Mit Alldem möchte ich mich nicht einer Interpretation von Zustandsverschränkungen im Sinne des OSR verschreiben. Aber es spricht garantiert für die Attraktivität meiner Position, dass sie ein zentrales Problem einer der populärsten Positionen der Quantenphilosophie lösen kann.

(3) Der dritte Grund ist, dass diese Annahme eine klare Erklärung für den Ursprung der Zeitrichtung bietet. Bertrand Russell hat in seinem bereits erwähnten Paper argumentiert, dass der Kausalitätsbegriff mit bestimmten Annahmen verknüpft ist, die mit der modernen Physik unverträglich sind. Insbesondere impliziere der Kausalitätsbegriff eine bestimmte Asymmetrie (wenn U die Ursache von W ist, dann kann W nicht die Ursache von U sein), während die fundamentalen physikalischen Gesetze zeitsymmetrisch seien.[37] Entgegen Letzteres lässt sich erwidern, dass wenn man eine Dynamik mit Zustandsreduktionen wie die GRW-Dynamik als ein fundamentales Naturgesetz anerkennt, dann handelt es sich um ein Gesetz, das nicht umkehrbar in Bezug auf die Zeitrichtung ist. Denn wenn eine Zustandsreduktion erfolgt, dann ist es zwar möglich, dass ein kollabiertes System wieder Verschränkungen eingeht, es ist aber physikalisch nicht möglich, dass es wieder dieselbe Verschränkung eingeht, in der es vor der Zustandsreduktion war. Dies widerspräche der GRW-Gleichung. David Albert hat herausgearbeitet, dass die GRW-Dynamik als ein fundamentales asymmetrisches Naturgesetz geeignet ist, die Grundlage für alle zeitlich unumkehrbaren Prozesse in der Physik zu bilden.[38] Albert ist aber Humeaner und will nichts von Dispositionen wissen.

Wenn wir jedoch seine Arbeit um unsere Annahme um fundamentale Dispositionen als kausale Kräfte ergänzen, dann erhalten wir eine Erklärung für den Ursprung der Zeitrichtung. Diese ergibt sich daraus, dass das Verhältnis zwischen Ursache und Wirkung unumkehrbar ist: Die Manifestation einer Disposition als eine hervorgebrachte Wirkung folgt zeitlich auf ihre Ursache und dieser Produktionsvorgang lässt sich nicht rückgängig machen. Weil alle Eigenschaften fundamentale kausale Kräfte in diesem Sinne oder auf solche reduzierbar sind, sind auch alle natürlichen Prozesse zeitlich gerichtet.[39][40] Der große Vorteil dieser Erklärung ist Vereinheitlichung: Albert zeigt v.a., dass die Gerichtetheit makroskopischer (insb. thermodynamischer) Prozesse aus der GRW-Gleichung plus bestimmten Anfangsbedingungen (die berühmte Vergangenheitshypothese) abgeleitet werden kann. Die GRW-Gleichung beschreibt aber nur die zeitliche Entwicklung von Systemen und damit nur zeitabhängige Eigenschaften. Die Mikroprozesse aufgrund von zeitunabhängigen Eigenschaften weisen aber auch immer nur in eine zeitliche Richtung. Beispielsweise bewegen sich entgegengesetzt geladene Systeme immer aufeinander zu und nicht voneinander weg. Wenn wir alle fundamentalen Eigenschaften als kausale Kräfte verstehen, dann kann die allgemeine Gerichtetheit von Prozessen erklärt und damit das eigentliche Rätsel hinter dem Zeitpfeil gelöst werden. Außerdem vereinheitlicht es Alberts Versuch den Zeitpfeil auf Grundlage der GRW-Gleichung zu erklären mit der Forschungstradition zum kausalen Zeitpfeil.[41]

(4) Der vierte Grund ist, dass diese Annahme eine Berücksichtigung von objektiven Wahrscheinlichkeiten für Einzelfälle ermöglicht. Es ist allgemein anerkannt, dass die Wahrscheinlichkeiten der Quantenphysik objektiv sind und nicht in Begriffen von (relativen) Häufigkeiten interpretiert werden können.[42] Trotzdem sprechen sich Roman Frigg und Carl Hoefer in einem Paper für eine humesche Sicht auf die GRW-Wahrscheinlichkeiten aus.[43] Ihr Grundgedanke ist, grob gesagt, dass eine wahre Allaussage ein Naturgesetz ist, genau dann wenn es als ein Axiom oder Theorem in einem deduktiven, idealen System enthalten ist, welches das beste Gleichgewicht zwischen empirischen Informationsgehalt, Einfachheit und Passung erreicht. Wenn ein solches System Gesetze enthält, die nur Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Arten von Ereignissen angeben, dann beschreiben diese die Wahrscheinlichkeiten in der Welt.[44]

Dieser Ansatz hat zwei Schwächen, welche bereits indirekt aus der Arbeit von Frigg und Hoefer hervorgehen:[45] Erstens sind die GRW-Wahrscheinlichkeiten objektiv. Das heißt die indeterministischen Prozesse der Lokalisierung sind nach GRW subjektunabhängige Prozesse in der Natur.[46] Die Kriterien der Einfachheit, Stärke und Passung sind dahingegen aber epistemische Kriterien. Ob diese Kriterien sowie die beste Balance zwischen ihnen erfüllt ist oder nicht, scheint mir nicht objektiv durch die Verteilung der fundamentalen physikalischen Eigenschaften festgelegt zu sein. Vielmehr hängt dies von denkenden Subjekten und der Sprache, welche diese zur Repräsentation der Welt verwenden, ab. Was in einer Sprache einfach ist, mag in der anderen beispielsweise hochkompliziert sein. Wenn dieser Kritikpunkt zutrifft, dann ist auch die Unterscheidung zwischen echten Naturgesetzen und bloßen Regularitäten in der Besten-System-Analyse subjektiv.[47] Entsprechendes gilt dann für den humeschen Wahrscheinlichkeitsbegriff.

Zweitens beziehen sich die Wahrscheinlichkeitsangaben in der GRW-Interpretation auf Einzelereignisse. Frigg und Hoefer selbst schreiben dazu zum Beispiel: „As has been pointed out by many […], probabilities in QM refer to single cases. This is true in GRW theory as well, which gives us the probability for the occurrence of some particular event when the next hit occurs. In fact, GRW theory assigns probabilities to events no matter how often they actually occur.“[48] Gehen wir also bspw. davon aus, dass in einer möglichen Welt die GRW-Dynamik gilt und nur ein verschränktes System existiert, wobei es mit einer 50%-igen Wahrscheinlichkeit die Spinwerte |↑z⟩₁ |↓z⟩₂ und mit einer 50%-igen Wahrscheinlichkeit die Spinwerte |↓z⟩₁ |↑z⟩₂  produziert. Danach hört die Welt auf zu existieren. Es gibt in dieser Welt kein System aus wahren Aussagen, aus dem sich diese Wahrscheinlichkeiten deduzieren ließen. Dieses zugegeben extreme Beispiel zeigt, dass sich die humesche Theorie nicht auf Einzelfallwahrscheinlichkeiten beziehen lässt.

Alternativ zur Humeschen Theorie kann man die GRW-Wahrscheinlichkeiten auch im Sinne einer anti-humeschen Propensitätstheorie interpretieren.[49] Diese ergänzt das bereits eingeführten Konzept der Disposition um das der Propensität. Nehmen wir an, dass Eigenschaften des Typs F die Disposition oder Kraft sind, Eigenschaften des Typs G und H hervorzubringen. Dann ist gemäß einer weitgetragenen Auffassung von Propensitäten die Disposition der Fs, welche darin besteht, Gs hervorzubringen, eine Tenzdenz innerhalb von jedem F, ein G hervorzubringen. Diese Tendenz besitzt eine gewisse Stärke. Tendenzen mit quantifizierbaren Stärken sind Propensitäten.

Das Konzept einer Propensität lässt sich wunderbar auf GRW-Wahrscheinlichkeiten übertragen.[50] Nehmen wir an, eine Eigenschaft eines verschränkten Systems ist die Disposition oder Kraft, die wohldefinierten Eigenschaften |↑z⟩₁ und |↓z⟩₂ oder |↓z⟩₁ und |↑z⟩₂ hervorzubringen. Dann hat diese Eigenschaft gemäß der Standardauffassung von Propensitäten die Tendenz, die wohldefinite Eigenschaften |↑z⟩₁ und |↓z⟩₂ zu produzieren. Diese Tendenz besitzt eine gewisse Stärke und das verschränkte System somit eine Propensität. Die Propensität ist eine objektive Wahrscheinlichkeit eines Systems, mit der es sich auf einer bestimmten Weise verhält. Das System hätte diese Eigenschaft auch dann noch, wenn es das einzige in der Welt wäre und nach der Zustandsreduktion aufhören würde zu existieren. Damit ist die Propensitätstheorie erstens eine objektive Wahrscheinlichkeitsinterpretation und lässt sich zweitens auch auf Einzelfallwahrschein-lichkeiten anwenden. Sie ermöglicht dadurch eine absolut angemessene Interpretation sowie eine relativ angemessenere Interpretation des Wahrscheinlichkeitsbegriffs in der GRW-Interpretation als die Humesche Theorie von Roman Frigg und Carl Hoefer.

(5) Der fünfte Grund ist, dass diese Annahme nahezu alle klassischen Probleme mit der Analyse von Dispositionen annulliert. Die konditionale Analyse von Dispositionen geht davon aus, dass eine Disposition D erstens eine externe Stimulusbedingung S hat und zweitens nach deren Eintreten einige Zeit bis zu ihrer Manifestation M benötigt.[51] Nahezu alle klassischen Probleme (Antidotes, Finks, Regress) mit der Analyse von Dis-positionszuschreibungen gehen mit diesen beiden Annahmen einher und werden anhand von makroskopischen Dispositionen diskutiert. Nehmen wir bspw. die Disposition "x ist hochgiftig". Diese lässt sich nach der konditionalen Analyse so verstehen: Wenn viel x eingenommen würde, würde x nach kurzer Zeit zum Tode führen (Dx ↔ (Sx ⎕→Mx)).

Ein erstes Problem mit dieser Analyse ist, dass man nach einer hochgiftigen Substanz sofort ein Gegenmittel einnehmen könnte (Antidotes).[52] Ein zweites Problem ist, dass man eine Mutation in sich tragen mag, die dazu führt, dass wann immer man eine hochgiftige Substanz zu sich nimmt, der Körper ein eigenes Gegenmittel ausstößt (Finks).[53] In beiden Fällen manifestiert sich die Disposition trotz Vorliegen der Stimulusbedingung nicht und die konditionale Analyse erweist sich als falsch. Die Fallbeispiele zeigen auch, dass beide Probleme eng verwandt sind. Sie entstehen gar nicht erst, wenn man sich wie ich darauf verpflichtet, dass die fundamentalen physikalischen Eigenschaften Dispositionen und alle makroskopischen Dispositionen auf diese reduzierbar sind. Die Disposition von Zustandsverschränkungen zu Zustandsreduktionen etwa benötigt keine externen Manifestationsbedingungen.[54] Sie manifestiert sich gemäß der GRW-Interpretation vielmehr spontan und dann instantan. Ähnliches gilt wieder für die quantenphysikalische Eigenschaft der Ladung. Die unmittelbare Wirkung der Ladung eines Systems ist nicht das Anziehen oder Abstoßen von anderen Systemen, sondern der Aufbau eines elektromagnetischen Feldes in der unmittelbaren Umgebung, durch das dann andere Systeme an- oder abgestoßen werden. Nichts Externes triggert und nichts kann verhindern, dass eine Ladung ein elektromagnetisches Feld aufbaut oder dass eine Zustandsverschränkung kollabiert.[55]

Damit stellen sich die klassischen Probleme mit Antidotes und Finks für meine Position erst gar nicht. Darüber hinaus löst sie auch ein klassisches Regressproblem bei der Analyse von Dispositionen:[56] Wenn Eigenschaften Dispositionen sind und wenn Dispositionen immer externe Manifestationsbedingungen brauchen, dann scheint es, dass die Manifestationsbedingung b für die Kraft a selbst eine Kraft ist, die eine Manifestationsbedingung c benötigt usw. usf.[57] Dieses Problem stellt sich nicht für eine Position, welche Dispositionen ohne äußere Manifestationsbedingungen denkt. Die fundamentalen Dispositionen sind reale anstatt bloß potentielle Eigenschaften. Verschränkte Systeme haben beispielsweise aktual die Disposition oder Kraft Eigenschaften mit definiten numerischen Werten hervorzubringen; diese Eigenschaft ist nicht bloß eine noch nicht realisierte Möglichkeit. Sie besitzen diese Kraft auch dann, wenn einige von ihnen sie über einen längeren Zeitraum nicht spontan ausüben.[58] Entsprechendes gilt erneut für die Ladung. Damit kann man in meiner Position die drei wichtigsten Probleme der klassischen Analyse von Dispositionen lösen. Denn nach ihr lassen sich alle Beschreibungen von makroskopischen Dispositionen auf Beschreibungen von mikroskopischen Dispositionen zurückführen und auf dieser Ebene stellen sich das Problem mit Antidotes, das Problem mit Finks und das Regressproblem erst gar nicht.

(6) Der sechste und letzte Grund ist, dass diese Annahme ein Problem für die Bündelontologie löst, zumindest was komplexe Objekte betrifft. Lyre schreibt dazu:

„Grundsätzlich muss die Bündelauffassung dann die Tatsache, dass an einem Raumzeitpunkt (oder in einer sehr kleinen, kompakten Raumzeitregion) zahlreiche Eigenschaften offenbar immer ko-präsent und ko-lokalisiert sind, um ein Objektbündel zu konstituieren, als factum brutum ansehen […].“
- Holger Lyre: Quanten-Identität und Ununterscheidbarkeit. In: Cord Friebe, Meinard Kuhlmann, Holger Lyre, Paul M. Näger, Oliver Passon, Manfred Stöckler (Hrsg.): Philosophie der Quantenphysik. 2. Auflage. Berlin: Springer Spektrum, S. 96.

Dieses Problem stellt sich nicht, wenn man Eigenschaften als dispositional konzipiert. Denn wenn man die starke Kernkraft beispielsweise als Disposition konzipiert, besteht ihr Wesen darin, Quarks in Hadronenteilchen, wie etwa Neutronen und Protonen, zu binden. Es ist daher nicht nur erklärbar, sondern sogar unausweichlich, dass die Eigenschaften, welche Hadronen konstituieren, immer zusammen auftreten. Genauso kann man über die Elektromagnetische Wechselwirkung als eine Disposition erklären, weshalb die Eigenschaften, welche Atome und Moleküle konstituieren, zusammen auftreten. Wenn man die Eigenschaften hingegen als kategorial konzipiert, ist eine solche Erklärung nicht möglich. Denn dann ist das, was diese Eigenschaften sind, unabhängig von den kausalen und nomologischen Relationen, in welchen diese stehen. Es ist dann beispielsweise nicht erklärbar, weshalb sie immer dann, wenn sie auftreten, Hadronen- oder Moleküleigenschaften zusammenbinden und nicht etwa plötzlich ganz andere kausale oder nomologische Rollen einnehmen sollten. Man kann hier davon sprechen, dass der Kategorialismus vor einer materiellen Form des Induktionsproblemes steht.[59]

[1] Ich beziehe mich der Einfachheit halber im Folgenden nur auf die nicht-relativistische Quantenmechanik und nicht auf die kompliziertere Quantenfeldtheorie. Ferner fokussiere ich mich zuvorderst auf die Standard-Quantenmechanik und nicht auf Alternativen mit verborgenen Parametern wie die Bohmsche Mechanik.

[2] Ich rede hier bewusst ontologisch neutral von "Systemen" und nicht von "Teilchen", da mikrophysikalische Systeme nach der Standard-Quantenmechanik sich auch wie Wellen verhalten können. Der Ausdruck "System" wird hier in einem sehr weiten Sinne gebraucht, gemäß dem alles im Gegenstandsbereich der Quantenphysik, von dem Eigenschaften prädiziert werden können, ein System ist.

[3] Die zeitunabhängige Eigenschaft der Masse im Sinne von Ruhemasse kann jedoch nicht ganz so einfach als eine Disposition aufgefasst werden. Siehe insbesondere die physikalischen Probleme, welche Bird (2007), Kapitel 10.3.4. bzw. Bird (2005), iv. und Lehmkuhl (2008) diskutieren.

[4] Wenn im Folgenden vom Spin ohne weitere Erläuterung die Rede ist, dann ist damit immer der Spin im Sinne einer Spinkomponente (in einer bestimmten Raumrichtung) gemeint.

[5] Vergleich für das Folgende auch Lyre (2018b), Abschnitt 3.1.2.

[6] Das Beispiel geht auf David Bohm (1951), S. 611 - 622 zurück. Konzeptuell ähnliche Beispiele können auch mit den inkompatiblen Eigenschaften Ort und Impuls aufgebaut werden (siehe etwa Einstein, Podolsky und Rosen (1935)).

[7] Teller (1986); Teller (1989), S. 213 - 216. Siehe auch Cleland (1984) für eine hilfreiche Unterscheidung in stark- und schwach nicht-superveniente Relationen. French (1989), S. 17f. zeigt auf, dass Zustandsverschränkungen stark nicht-supervenient sind.

[8] Diese metaphysische Konsequenz ergibt sich aber – wie jede metaphysische Schlussfolgerung – nicht direkt (zwingend) aus dem mathematischen Formalismus der wissenschaftlichen Theorie. Liu (1996), insb. S. 277 geht zum Beispiel so weit die Korrelationen zwischen den Messergebnissen an den Teilsystemen in die Supervenienz-Basis mit aufzunehmen. Auf dieser Grundlage argumentiert sie gegen Holismus in der Quantenphysik im Sinne von fehlender Supervenienz.

[9] nämlich, dass nur bestimmte Korrelationen zwischen den Messergebnissen an den Teilsystemen möglich sind. Siehe dazu viel ausführlicher Abschnitt 4.2.2. in dieser Arbeit.

[10] Schrödinger (1935b).

[11] ebd., S. 812.

[12] Eine solche Position lässt sich etwa durch die Annahme plausibilisieren, dass im Urknall alle mikrophysikalischen Systeme miteinander wechselgewirkt haben und alle Systeme allein aus solchen mikrophysikalischen Systemen zusammengesetzt sind.

[13] Siehe Esfeld (2018), der das Trilemma von Maudlin (1995) auf ein Dilemma eingrenzt. Siehe für eine sehr gelungene Einführung überdies Norsen (2017).

[19] Ghirardi, Rimini und Weber (1986) und Ghirardi (2005).

[20] dieser Abschnitt ist eine kurze Zusammenfassung der sehr gelungenen Darstellungen der GRW-Interpretation von Michael Esfeld in: Esfeld (2002), Kapitel 9.3.; Esfeld (2008a), Kapitel 3.3.; Esfeld (2010), Abschnitt 3; Esfeld (2011a), Kapitel 5.6. und Esfeld und Sachse (2010), Kapitel 2.4.

[21] siehe Ghirardi (2005), S. 417 – 418. Der Zustand ist genaugenommen nur annäherungsweise ein reiner Zustand mit genau einem definiten numerischen Wert der betreffenden Eigenschaften. Mit anderen Worden: Die numerischen Resultate, die Resultate der Zustandsreduktionen sind, weisen immer noch eine gewisse Vagheit auf (siehe Albert und Loewer (1996) sowie Wallace (2008), S. 58 – 61). Ich spreche hier daher von "quasi-definiten Werten". Diese Tatsache stellt für das Folgende aber keine philosophischen Probleme dar.

[22] Esfeld (2008a), Kapitel 3.3.

[23] Stroud (1986).

[24] Kant (1781).

[25] Strawson (1959, 1966).

[26] siehe Deutsch (1999) und Wallace (2003).

[27] Baker (2007).

[28] siehe etwa Albert (2015), Kapitel 8 und Maudlin (2014).

[29] Indeterminismus in Bezug auf den von Neumannschen Ansatz kann z.B. bedeuten, dass es zwei mögliche Welten w₁ und w₂ geben kann, die bis zu einem Zeitpunkt t übereinstimmen und danach divergieren: In w₁ ist |↑y⟩₁ |↓y⟩₂ das Ergebnis einer Messung an einem zusammengesetzten System von Spin ½ in y-Richtung; in w₂ ist |↓y⟩₁ |↑y⟩₂ das Ergebnis der entsprechenden Messung.

[30] Neumann (1932), Kapitel 6.

[31] Heisenberg (1959), S. 27 – 42. Gemäß Heisenberg (1936), S. 116 findet die Zustandsreduktion noch irgendwo zwischen dem gemessenen System und dem Messinstrument (und nicht etwa beim Messinstrument selbst) statt.

[32] Vergleich für die folgende Kritik Esfeld (2008a), S. 95ff.

[33] Esfeld (2010), S. 1599 und Esfeld und Sachse (2010), S. 78.

[34] Ich beziehe mich hier nicht auf die radikale, sondern nur auf die moderate Variante dieser Position, nach der es zwar Teilsysteme gibt, diese aber nichts weiter sind als dasjenige, was in den Relationen der Zustandsverschränkung steht.

[35] Cao (2003); Dumsday (2019), S. 34ff.; Lyre (2009b), Abschnitt 3. Ladyman und Ross (2007), S. 159 – 161 und French (2014), S. 230 verweigern sich dieser Herausforderung, indem sie behaupten, dass es nicht möglich ist, abstrakte mathematische von konkreten physikalischen Strukturen zu unterscheiden. Siehe Briceño und Mumford (2016) für eine Kritik an dieser Verweigerung.

[36] Suárez (2004a, b).

[37] Russell (1912), S. 15.

[38] Albert (2000), Kapitel 7. Siehe auch Loewer (2012).

[39] Esfeld (2009, 2010, 2012).

[40] Eine interessante Konsequenz aus der Strategie, die Richtung der Zeit durch die Richtung der kausalen Kraft zu erklären ist, dass sie die in der Philosophie der Quantenphysik diskutierte Option von zeitlich rückwärts gerichteter Kausalität ausschließt. (Esfeld (2008a), S. 171).

[41] siehe zum kausalen Zeitpfeil Carrier (2009), Kapitel 1.

[42] Friebe (2018), Abschnitt 2.2.1.

[43] Frigg und Hoefer (2007).

[44] ebd., Abschnitt 4. Siehe allgemein insbesondere Lewis (1980b, 1986, 1994b) sowie die Weiterentwicklungen von Loewer (2001, 2004) und Hoefer (2006) selbst.

[45] Dorato und Esfeld (2010), Abschnitt 4.

[46] siehe z.B.: Ghirardi (2005), S. 406: „I would like to stress that they [the spontaneous processes of localization in space] are to be understood as fundamental natural processes that owe nothing to interactions with other physical systems or to deliberate actions on the part of conscious observers.“

[47] David Lewis hat diesen Kritikpunkt vorausgesehen und daher angenommen, dass, wie er es ausdrückt, die Natur uns gegenüber wohlwollend ist (Lewis (1994b), Abschnitt 3): Damit meint er, dass es nur ein System gibt, dass in dem Sinne robust ist, dass es sich unter allen akzeptablen Kriterien der Einfachheit und des Informationsgehalts als das beste auszeichnet. Diese Annahme ist jedoch völlig ad hoc und konnte meines Wissens bisher von keinem Humeaner plausibel gemacht werden.

[48] Frigg und Hoefer (2007), S. 377.

[49] Wichtige Autoren sind Popper (1959), Mellor (1971), Giere (1973), Fetzer (1981), Humphreys (1989), Miller (1996) und Gillies (2000). Rosenthal (2003) gibt eine allgemeine und zeitgenössische Einschätzung.

[50] Lorenzetti (2021).

[51] Choi und Fara (2021), Abschnitt 1.2.

[52] Bird (1998);

[53] Martin (1994), Lewis (1997).

[54] Bird (2007), S. 60 deutet ähnliche Gedanken an.

[55] Esfeld (2011c), Abschnitt 1.

[56] Dorato und Esfeld (2010).

[57] Armstrong (1999), Abschnitt 4.

[58] Vergleiche meine Definition von dispositionalen Eigenschaften auf S. 18.

[59] Das gilt zumindest dann, wenn der Kategorialismus auch sonst keine modalen Fakten in die Ontologie mit aufnimmt. Siehe dazu ausführlicher Heinle (2022).

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I think people are most beautiful when they laugh or meditate.

„You've got this one opportunity to fall in love with existence.“ - Sam Harris

Jaegwon Kim hat dafür argumentiert, dass nur eine funktionale Reduktion sowohl eine ontische Identifikation als auch eine epistemische Erklärung von höherstufigen mit niederstufigen Eigenschaftsvorkommnissen ermöglicht.[1]

Die Konzeption einer funktionalen Reduktion geht historisch auf Frank P. Ramsey zurück. Sie wurde insb. von David Lewis[2] ausgearbeitet und von Jaegwon Kim[3] weiterentwickelt. Unter Bezugnahme auf Kim lässt sie sich durch diese drei, aufeinander aufbauende Schritte charakterisieren:[4][5]

(a) Definition: Ein Begriff F wird innerhalb einer relativ höherstufigen wissenschaftlichen Theorie T₂ durch eine kausale Rolle definiert im Sinne der charakteristischen (Ursachen und) Wirkungen der Objekte, die unter F fallen.

(b) Suche nach Realisatoren: Es wird innerhalb des Gegenstandsbereiches einer relativ niederstufigeren wissenschaftlichen Theorie T₁ nach Konfigurationen von physikalischen Eigenschaften gesucht, deren Relationen untereinander so beschaffen sind, dass sie unter Standardbedingungen, qua Konfiguration die kausale Rolle, welche F definiert, realisieren und in Folge alle unter F fallen.

(c) Erklärung: Für jedes Vorkommnis einer solchen physikalischen Konfiguration zeigt man, wie die Beschreibung der Konfiguration in T₁ erklärt, weshalb diese ein Fall von F ist. Mit anderen Worten: Man beschreibt die Konfigurationen in Vokabularen von T₁ je einzeln als physikalische Mechanismen und erklärt auf diese Weise, wie diese die Wirkungen, welche F definieren, konkret hervorbringen.

Das folgende Beispiel ist stark vereinfacht, illustriert aber die entscheidenden Kerngedanken hinter den einzelnen Schritten:[11] (a) Der Begriff F »Gen für weiße Blüten im Frühjahr« wird innerhalb der klassischen Genetik durch die charakteristischen phänotypischen Wirkungen der Objekte, welche unter F fallen, definiert. (b) Es wird innerhalb der Molekularbiologie nach physikalischen Konfigurationen von Molekülen (DNA-Sequenzen) gesucht, welche die kausale Rolle, welche F definiert, realisieren. (c) Für jedes Vorkommnis einer solchen Molekülkonfiguration zeigt man, wie die molekularbiologische Beschreibung dieser Konfiguration erklärt, weshalb diese Konfiguration unter den Begriff F fällt. Mit anderen Worten: Man beschreibt die Konfigurationen einzeln als physikalische Mechanismen und erklärt auf diese Weise, wie diese die Wirkungen, welche den Begriff F definieren, konkret hervorbringen.

Somit kann jedes Vorkommnis einer kausalen Eigenschaft in der Welt erklärt werden. Es handelt sich dabei um eine kausale Erklärung: Jedes Vorkommnis eines Gens kann beispielsweise dadurch erklärt werden, dass es im entsprechenden Organismus eine Molekülkonfiguration gibt, welche die charakteristischen Wirkungen besitzt, die dieses Gen charakterisieren. Ferner ist die Erklärung reduktiv[12], insofern ein höherstufiges Merkmal wie ein Gen auf Merkmale von niederstufigeren Entitäten wie einer Molekülkonfiguration zurückgeführt werden. Das bedeutet aber nicht, dass genetische Merkmale Molekülkonfigurationen als solchen innewohnen. Wenn einer einzelnen Molekülkonfiguration genetische Merkmale zugeschrieben werden, dann ist diese Aussage nicht wahr aufgrund intrinsischer Eigenschaften der Moleküle, sondern aufgrund von bestimmten stabilen Regularitäten oder Veränderungen der Konfiguration als Ganze.[13]

Es lässt sich allgemein festhalten: Wenn ein Vorkommnis einer kausalen Eigenschaft in der Welt im Sinne der Konzeption einer funktionalen Reduktion auf eine Konfiguration von physikalischen Eigenschaften reduziert wird, dann erlangen wir sowohl eine ontische Token-Identität als auch eine epistem-ische Token-Reduktion. Wenn man beispielsweise ein Genvorkommnis funktional auf ein Vorkommnis einer Konfiguration von Molekülen reduziert, dann besteht eine Token-Identität zwischen diesem Genvorkommnis und bestimmten kausalen Eigenschaften der Molekülkonfiguration. Und es besteht eine Token-Reduktion im Sinne einer Erklärung des Genvorkommnisses durch die Molekülkonfiguration anhand der Schritte (a) bis (c). Die Kombination aus ontischer Token-Identität und fehlender epistemischer Typen-Reduzierbarkeit wird, wie wir bereits wissen, auch als "nicht-reduktiver Physikalismus" bezeichnet.

Ein großes Problem von dieser Position ist dieses hier: Die These der Token-Identität besagt, allgemein gesprochen, dass jedes Vorkommnis einer höherstufigen Eigenschaften identisch ist mit einem Vorkommnis einer niederstufigeren Eigenschaft. Das gilt meist aber nicht umgekehrt: Beispielsweise ist jedes Gen eine Molekülkonfiguration, aber nicht jede Molekülkonfiguration ist ein Gen. Daraus folgt, dass einige niederstufige Eigenschaftsvorkommnisse unter höherstufige Eigenschaftstypen fallen und andere nicht. Nehmen wir zum Zwecke der Illustration beispielsweise an[14], es gäbe zwei niederstufige Eigenschaftsvorkommnisse x und y, wobei x mit einem höherstufigen Eigenschaftsvorkommnis identisch ist und y nicht. Dann scheint es einen Unterschied zwischen x und y geben zu müssen, der dafür verantwortlich ist, dass x unter einen höherstufigen Eigenschaftstyp fällt und y nicht. Andernfalls wäre dies ein factum brutum, eine Tatsache ohne Erklärung. Dies erscheint aber unplausibel. Wenn es aber kein factum brutum ist, dann gibt es eine Erklärung dafür, dass generell bestimmte niederstufige Eigenschaftsvorkommnisse höherstufige Beschreibungen wahr machen und andere nicht. Der Vertreter eines nicht-reduktiven Physikalismus schuldet uns dafür eine Erklärung, die nicht auf Typen-Identität und Typen-Reduktion beruht.

Konzeptionen von funktionaler Reduktion gehen ihrem Anspruch nach daher meist weiter, als nur eine reduktive Erklärung für jedes einzelne Vorkommnis einer kausalen Eigenschaft in der Welt bieten zu wollen. Wenn, sagen wir, ein bestimmtes Vorkommnis einer DNA-Sequenz die phänotypische Wirkung hat, die den oben genannten Genotyp für weiße Blüten definiert, dann gilt der folgende, gesetzesartige Zusammenhang:[15] Alle Vorkommnisse einer DNA-Sequenz des gleichen Typs haben unter Standardbedingungen im Organismus und dessen Umgebung zur Folge, dass die Pflanze weiße Blüten im Frühjahr hervorbringt. Der Grund für diesen gesetzesartigen Zusammenhang ist die starke Supervenienz von höherstufigen Eigenschaften (genetischen Eigenschaften) über niederstufigere Eigenschaften (molekularbiologische Eigenschaften). Dieser gesetzesartige Zusammenhang spiegelt sich auch in den Begriffen der wissenschaftlichen Theorien wider. Es sei F wieder ein funktionaler Begriff einer Theorie T₂. Und P₁ sei ein physikalischer Begriff einer niederstufigeren Theorie T₁, der sich auf alle Vorkommnisse von Konfigurationen physikalischer Eigenschaften bezieht, die auf eine bestimmte Weiße zusammengesetzt sind und aufgrund der Art und Weiße ihrer Zusammensetzung unter Standardbedingungen solche Wirkungen hervorbringen, dass diese Konfigurationen eben-falls unter F fallen. Dann lässt sich dieser Zusammenhang formal wie folgt darstellen:

(I) ∀x (P₁x à Fx)

In Worten: Für alle x gilt: wenn x die physikalische Beschreibung P₁ erfüllt, dann erfüllt x auch die funktionale Beschreibung F. Oder weniger technisch: Alles dasjenige, was unter den Begriff P₁ fällt, fällt auch unter den Begriff F.

Dieser Zusammenhang ist aufgrund des starken Supervenienz von höherstufigen über niederstufige Eigenschaften nomologisch, wenn nicht sogar metaphysisch notwendig: Wenn P₁ die Supervenienzbasis für Eigenschafts-vorkommnisse beschreibt, die wiederum von F beschrieben werden und wenn ein x unter P₁ fällt, dann ist das hinreichend dafür, dass dieses x auch unter F fällt.

Die umgekehrte Konditionalaussage gilt hingegen nicht:

Der Grund hierfür ist die multiple Realisierbarkeit (fortan kurz: MR) von funktionalen Eigenschaften. Etwas ausführlicher: Es gibt typischerweise[16] mehrere, type-verschiedene Konfigurationen von Vorkommnissen physikalischer Eigenschaften, die unter Standardbedingungen die kausale Rolle realisieren, welche einen funktionalen Begriff F definieren. Formal:

(III) ∀x (P₂x à Fx)
(IV)  ∀x (P₃x à Fx)
(V)    …

Die Formeln (I), (III), (IV) … drücken schwache Brückenprinzipien aus. Das heißt sie schlagen Brücken in Form von einseitigen Konditionalen zwischen den Begriffen einer niederstufigeren Theorie T₁ zu den Begriffen einer höherstufigen Theorie T₂. Solche Brücken sind notwendig[17], da die Begriffe höherstufiger Theorien i.d.R. in einem anderen (funktionalen) Vokabular formuliert sind als die (physikalischen) Begriffe der niederstufigeren Theorie. Beispielsweise spricht die klassische Genetik in Begriffen wie "Genotyp", "Phänotyp", die Molekularbiologie hingegen in Begriffen wie "DNA-Sequenz" und "Molekül". Die Brücke zwischen solchen Begriffen baut man über das Kriterium der Kausalität auf: Man zeigt auf, dass Typen von Konfigurationen, welche in einer niederstufigen Theorie T₁ mit P₁ beschrieben werden, Wirkungen manifestieren, welche auch in einer höherstufigen Theorie T₂ mit F beschrieben werden können.[18] Allerdings erhalten wir auf diesem Wege und aufgrund der multiplen Realisierbarkeit von funktionalen Eigenschaften nur schwache Brückenprinzipien in Form von einseitigen Konditionalen. Gewissermaßen reichen diese Brücken nur „in eine Richtung“: Sie verbinden einen physikalischen mit einem funktionalen Begriff, aber nicht umgekehrt.

Hierin liegt das Problem mit der multiplen Realisierbarkeit (fortan kurz: MR-Problem). Denn einseitige Konditionale von den Begriffen einer niederstufigeren Theorie T₁ zu den Begriffen einer höherstufigeren Theorie T₂ reichen nicht aus, um T₂ auf T₁ zu reduzieren.[19] Der Grund ist, dass sie uns keine Begriffe in T₁ an die Hand geben, die koextensional zu den Begriffen in T₂ sind. In Folge kann man die Gesetze von T₁ – in dem Maße, wie diese Gesetze für den Gegenstandsbereich von T₂ relevant sind – auch nicht in Begriffen formulieren, die mit Begriffen von T₂ koextensional sind. Deshalb lassen sich die Gesetze von T₂ nicht aus den von T₁ deduzieren und deshalb ist mit bloß schwachen Brückenprinzipien keine (klassisch-nagelsche) Theorienreduktion von T₂ auf T₁ möglich.

Eine naheliegende Reaktion auf das MR-Problem im Kontext funktionaler Reduktion besteht darin, einen funktionalen Begriff F mit einer Disjunktion von physikalischen Begriffen P_n zu verbinden, die alle n Konfigurationstypen beschreiben, welche die Eigenschaft realisieren, die von F beschrieben wird. Damit kommen wir in der Tat zu einem "starken Brückengesetz" in Form dieses gültigen Bikonditionals:

(VI) ∀x (Fx <-> (P₁x _v P₂x _v P₃x … _v P_nx)).

Eines von vielen Problemen mit dieser Reaktion ist dieses: Es geht uns bei unseren Reduktionsbemühungen in der Regel um die Reduktion von natürlichen Eigenschaften oder Gesetzen.[20] Das sind die einzig interessanten Fälle![2a] Das heißt der funktionale Begriff F sollte eine natürliche Eigenschaft bezeichnen. Weiterhin gewährleisten starke Brückenprinzipien wie das obere Extensionsgleichheit, was heißt, der funktionale Begriff F und der physikalische Kunstbegriff müssen trotz ihrer Bedeutungsverschiedenheit auf die gleichen Entitäten referieren. Daraus und aus dem Prinzip der Ununterscheidbarkeit des Identischen folgt, dass der Kunstbegriff auch eine natürliche Eigenschaft bezeichnen muss. Das ist aber nicht der Fall: Die durch ihn bezeichnete Disjunktionseigenschaft stellt keine natürliche Eigenschaft dar, sondern eine beziehungslose Aneinanderreihung von Einzeleigenschaften. Folglich ist die soeben skizzierte Reaktion unzufriedenstellend.[21]

Eine weitaus populärere Reaktion auf das Multirealisierbarkeitsproblem geht auf David Lewis und Jaegwon Kim zurück.[22] Sie besteht darin, die Gesamtmenge der Entitäten, welche die funktionale Beschreibung "F" erfüllen, in Untermengen einzuteilen: Die Untermenge der Entitäten, die "F" erfüllen, indem sie "P₁" erfüllen; die Untermenge der Entitäten, die "F" erfüllen, indem sie "P₂" erfüllen, … die Untermenge der Entitäten, die "F" erfüllen, indem sie "P_n" erfüllen. Auf diese Weise kann man die Konzeption funktionaler Reduktion zu einer lokalen Reduktion ausweiten: die funktionale Beschreibung "F" wird funktional-reduziert auf die physikalische Beschreibung "P₁" in dem durch "P₁" definierten Konfigurationstyp; die funktionale Beschreibung "F" wird funktional-reduziert auf die physikalische Beschreibung "P₂" in dem durch "P₂" definierten Konfigurationstyp; …… die funktionale Beschreibung "F" wird funktional-reduziert auf die physikalische Beschreibung "P_n" in dem durch "P_n" beschriebenen Konfigurationstyp.

Diese Reduktionsstrategie ist in dem folgenden Sinne lokal: Zunächst wird eine höherstufige wissenschaftliche Theorie T₂, welche F enthält, unterteilt in Subtheorien T_2a, T_2b, …, welche die Begriffe F in G₁, F in G₂, … enthalten. Dabei bezieht sich bspw. eine Subtheorie T_2a, welche den Begriff F in G₁ enthält, auf genau den Gegenstandsbereich G₁, in dem die durch F definierte, kausale Rolle von physikalischen Konfigurationen des Typs P₁ ausgeführt wird. Danach wird eine niederstufigere wissenschaftliche Theorie T₁, welche P enthält, unterteilt in Subtheorien T_1a, T_1b, …, welche die Begriffe P₁, P₂, … enthalten. Offensichtlich sind jetzt die Begriffe in T_1a koextensional zu denen in T_2a, die in T_1b zu denen in T_2b, …. Daher lässt sich nun T2_a lokal auf T1_a reduzieren; T_2b auf T_1b, usw. usf.

Hier ist erneut ein Beispiel, das wissenschaftlich inadäquat ist, aber die entscheidenden Kernideen illustriert: Angenommen Schmerz sei ein psychologischer, funktionaler Eigenschaftstyp. Und angenommen Schmerz wird ausschließlich und einheitlich bei Menschen durch das Feuern von C-Fasern und bei Kraken ausschließlich und einheitlich durch das Feuern von G-Fasern realisiert. Dann ist dieser Eigenschaftstyp durch type-verschiedene, neuronale Konfigurationen multipel realisierbar. Gleichzeitig sind aber die Begriffe wie "Schmerzen in Menschen" und "Feuern von C-Fasern" sowie auch "Schmerzen in Kraken" und "Feuern von G-Fasern" koextensional. Das heißt man kann eine psychologische Subtheorie des Schmerzes in Menschen lokal reduzieren auf eine neurobiologische Subtheorie über das Feuern von C-Fasern. Und die psychologische Subtheorie des Schmerzes in Kraken lässt sich lokal reduzieren auf eine neurobiologische Subtheorie über das Feuern von G-Fasern. Man erreicht auf diese Weise eine lokale Reduktion im Sinne einer Spezies-spezifischen Reduktion. Wenn Schmerzen auch innerhalb einer Spezies multipel realisierbar sind, muss man die Reduktion weiter auf einen kleineren Gegenstandsbereich (z.B. biologische Unterarten) einschränken.

Die Strategie einer lokalen Reduktion schafft damit einen Spagat zwischen einer bloßen Token-Identität und Token-Reduktion auf der einen Seite und einer vollen Typen-Identität und Typen-Reduktion auf der einen Seite, die durch MR verhindert zu sein scheint. Das macht sie für viele wohl auch so attraktiv. Dennoch hat sie mit großen Problemen zu kämpfen. Sehen wir uns zur Illustration dieser Probleme erneut ein Beispiel an: Den Begriff "Wasser" definieren wir im Alltag und in der Chemie je über eine kausale Rolle. Im Alltag definieren wir den Begriff über die charakteristischen Wirkungen, wie durchsichtig und weitgehend geruchslos, farblos und durstlöschend auf unsere Körper zu wirken. In der Chemie erfolgt die Definition über die chemischen Eigenschaften des Wassers, die als kausale Rolleneigenschaften des Wassers verstanden werden können.[23] Die Objekte in der Welt, welche unter diesen Begriff fallen, können durch verschieden zusammengesetzte Atomkonfigurationen (Moleküle) multipel realisiert werden. Im Wesentlichen sind das neben dem herkömmlichen Wassermolekül H₂0, Hydrodeuteriumoxid HD0, Deuteriumoxid D₂O und Tritiumoxid T₂O.  Wie sieht in diesem Fall eine Strategie der lokalen Reduktion aus? Man bildet wohl eine Subtheorie des Wassers T_2a, die sich genau auf den Gegenstandsbereich bezieht, in dem die kausale Rolle des Wassers von den Atomkonfigurationen des Typs H₂0 ausgeführt wird. Dann reduziert man diese Subtheorie T_2a auf so etwas wie die chemische Subtheorie von Wasserstoffdioxid T_1a. Das macht man, indem man zeigt, dass Wasserstoffdioxid in dem Gegenstandsbereich von T_2a genau die kausale Rolle ausführt, welche Wasser in T_2a definiert und somit die Vokabularien der Theorien koextensional verknüpft. Entsprechend geht man auch mit den anderen Atomkonfigurationstypen HD0, D₂0 und T₂0 vor.

Das Beispiel zeigt meiner Meinung nach gleich mehrere Probleme der lokalen Reduktionsstrategie. Erstens scheint sie in der Realität nirgendwo anwendbar zu sein. Denn das, was wir in unseren Meeren, Flüssen und Badewannen vorfinden, ist neben H₂0 immer auch durch andere Konfigurationstypen wie insbesondere HDO realisiert.

Zweitens scheint funktionalen Beschreibungen wie hier "Wasser" im Kontext einer lokalen Reduktion gar keine wissenschaftliche Bedeutung mehr zuzukommen. Denn diese werden aufgespalten in funktional-physikalische Mischbeschreibungen der Form "F in G₁", "F in G₂", … und diese werden reduziert auf physikalische Beschreibungen der Form "P₁", "P₂" … Damit wird anerkannt, dass es funktional-physikalische Eigenschaftstypen wie Schmerz-in-Kraken in der physischen Welt gibt, indem diese in den wiederkehrenden Wirkungen von physikalischen Konfigurationen wie in feuernden C-Fasern lokalisiert werden. Die ursprüngliche Einheit der wissenschaftlichen Beschreibung "F" geht dabei aber verloren, da diese in keinen Gesetzen oder Theorien mehr auftaucht und nun multipel auf type-verschiedene Eigenschaften referiert.[24] Die Strategie einer lokalen Reduktion läuft damit in Gefahr auf einen Eliminativismus in Bezug auf höherstufige Eigenschaftstypen und damit auch in Bezug auf die wissenschaftliche Bedeutung von höherstufigen Beschreibungen (Gesetze und Theorien), welche diese Eigenschaften behandeln, hinauszulaufen.[25]

Das ist ein ernstzunehmendes Problem. Sehen wir uns hierzu wieder den Begriff »Wasser« an. Dieser Begriff tritt innerhalb von reifen wissenschaftlichen Theorien in Gesetzesaussagen auf, die kontrafaktische Aussagen stützen und schließlich zu Erfolgen bei Prognosen und kausalen Erklärungen führen. Es käme angesichts dieser Erfolge aber einem schieren Wunder gleich, wenn die Objekte, welche unter den Begriff »Wasser« fallen, nicht einige relevante Eigenschaften teilen würden, welche von den reifen Theorien und Gesetzen nicht zumindest annähernd korrekt beschrieben werden. Mit anderen Worten: Wir haben gute Gründe für die Annahme, dass Begriffe wie »Wasser« homogene kausale Muster (Pattern) umfassen und für den Erfolg der Wissenschaften wesentlich sind. Die Strategie lokaler Reduktion kann die Einheit dieser Muster jedoch nicht einfangen. Denn sie negiert, dass höherstufige Eigenschaftsvorkommnisse qua Vorkommnis eines höherstufigen Eigenschaftstyps etwas bestimmtes sind (etwas bestimmtes verursachen).

Drittens war kein praktizierender Wissenschaftler aufgrund der MR von Wasser durch verschiedenartige Moleküle wohl je der Meinung, dass es deshalb[26] ein dringendes Problem hinsichtlich der Reduzierbarkeit der Molekularchemie auf die Atomphysik gibt. Das MR-Argument wird aber klassisch als ein Argument gegen Typen- und Theorienreduktion verstanden. Und der Fall von der multiplen Realisierbarkeit von Wasser ist nicht prinzipiell anders als der von Genen für weiße Blüten im Frühjahr oder der von Schmerzen (siehe mein Analysevorschlag in Abschnitt 3.1.). Das alles deutet darauf hin, dass etwas mit dem MR-Argument faul ist und in Folge die Strategie einer lokalen Reduktion fehlmotiviert ist.

Fassen wir zusammen: Die klassische Konzeption einer funktionalen Reduktion ermöglicht prinzipiell die Erklärung eines Vorkommnisses einer kausalen Eigenschaft, indem gezeigt wird, dass es eine konkrete Konfiguration von physikalischen Eigenschaften gibt, welche qua Konfiguration die Wirkungen, welche die kausale Eigenschaft charakterisieren, realisieren. Diese Konzeption kann über Brückenprinzipien ausgebaut werden, sodass gezeigt werden kann, dass alle Konfigurationen von physikalischen Eigenschaften des gleichen Typs auch denselben funktionalen Eigenschaftstyp hervorbringen. Dieses Implikationsverhältnis gilt aufgrund der multiplen Realisierbarkeit von funktionalen Eigenschaften durch type-verschiedene Konfigurationen von physikalischen Eigenschaften jedoch nicht umgekehrt. Dies wird als ein allgemeines Problem für die Typen-Reduktion von multirealisierbaren Eigenschaften wahrgenommen. Die beiden diskutierten Lösungsstrategien über disjunktive Eigenschaften und funktional-physikalische Mischeigenschaften konnten dieses Problem nicht überzeugend lösen. Es war deshalb innerhalb der Fachdebatte lange Zeit ein Konsens, dass eine Typen-Reduktion und eine Theorien-Reduktion in Fällen, in denen MR vorliegt, scheitern müssen. Dieser Konsens scheint sich langsam aufzuweichen und es wird immer häufiger behauptet, dass am MR-Argument etwas prinzipiell nicht stimmen kann. Ich teile diese Annahme und lege im nachfolgenden Abschnitt zunächst meine eigene Analyse des MR-Argumentes vor. Diese Analyse hat den Anspruch, auf alle in der Literatur diskutierten MR-Fälle anwendbar zu sein. Danach werde ich zeigen, dass MR-Fälle einer Theorienreduktion und Typenreduktion in Wirklichkeit gar nicht im Wege stehen.

Ich versuche in meinem Reduktionismus diese Probleme von Kims Reduktionismus zu lösen:

àmein Reduktionismus

[1] Kim (2008).

[2] Lewis (1970), Lewis (1972), Lewis (1980) und Lewis (1994).

[3] Kim (1998), Kapitel 4; Kim (2005), Kapitel 4, insbesondere S. 101 – 102; siehe ferner Chalmers (1996), S. 42 – 51.

[4] siehe jeweils ähnlich Esfeld und Sachse (2007), S. 3; Esfeld (2011a), S. 133; Esfeld, Sachse und Soom (2012), S. 220; sowie ausführlicher Esfeld und Sachse (2010), Kapitel 5.1.

[5] Siehe für eine ausführliche Argumentation zugunsten der hier vorausgesetzten Gleichsetzung von funktionalen Eigenschaften mit kausalen Eigenschaften Mumford (1998), Kapitel 9.

[6] siehe ausführlicher mit Bezugnahme auf die entsprechende Fachliteratur Sachse (2007), Kapitel 4.

[7] Unter anderem Chalmers (1996), S. 42 – 51 und Kim (2005), Kapitel 4 sprechen in diesem Zusammenhang von einer reduktiven Erklärung. Eine reduktive Erklärung muss sich also nicht auf Eigenschaftstypen, sondern kann sich auch auf Eigenschaftstokens beziehen.

[8] siehe ausführlicher mit Bezug auf die Fachliteratur Abschnitt 5.1. in dieser Arbeit. ABC Esfeld (2019), S. 86 – 87.

[9] Vergleich für das Folgende McLaughlin (1995), S. 603.

[10] Ich folge hier weitestgehend der Darstellung von Esfeld, Sachse und Soom (2012), S. 220f.

[11] Es gibt eine lebhafte Debatte darüber, welchen Status die MR-These hat. Ich vertrete dabei den Standpunkt, dass MR empirisch und damit kontingent und nicht apriori-notwendig gilt. Stellen wir uns beispielsweise eine mögliche Welt w₁ vor, in der es nur 3 fundamentale Eigenschaften gibt. Wenn E₁, E₂ und E₃ in der Relation R stehen, dann realisieren sie die nicht-fundamentale Eigenschaft E₄. Es gibt in w₁ keine andere Konfiguration von Eigenschaften, welche E₄ realisieren könnte. Also ist die MR-These in w₁ falsch. Es ist sogar vorstellbar, dass es in unserer aktualen Welt funktionale Eigenschafen gibt, welche in einem relevanten Sinne nicht multipel realisierbar sind. Holger Lyre schreibt in diesem Sinne vollkommen richtig: „Not only should it be obvious that we cannot infer about the MR status of the world from mere a priori considerations […].“ (Lyre (2009), S. 4). Ebenso David Rosenthal: „Multiple realizability is the possibility that mental-state types are instantiated by states of distinct physiological types. It’s an empirical matter whether that’s actually the case.“ (Rosenthal (1994), S. 351). Siehe für ausgefeiltere Argumente im Sinne meines Standpunktes auch Shapiro (2000, 2004).

[12] Es kann keine Konzeption einer Reduktion einer Theorie T₂ auf eine Theorie T₁ (im Unterschied zu einer Elimination von T₂ zugunsten von T₁) geben, die ohne Brückenprinzipien auskommt. Siehe: Endicott (1998); Hüttemann (2003), Kapitel 4.3.; Marras (2005), S. 344 – 347; Fazekas (2009).

[13] Vergleich Reduktionsschritt (b) oben.

[14] Und zwar auch dann nicht, wenn der Gegenstandsbereich von T₂ ein echter Teil vom Gegenstandsbereich von T₁ (T₁ mag eine universelle physikalische Theorie sein) ist.

[15] Gesetze lassen sich häufig als Allquantifikationen über natürliche Eigenschaften rekonstruieren, insofern gehören diese beiden Punkte eng zusammen. Dabei muss ein Gesetz über natürliche Eigenschaften (Arten) qualifizieren, um nicht in eine Vielzahl zusammenhangsloser Regularitäten zu zerfallen.

[16] siehe für ein gelungenes Beispiel zur Illustration dieses Problems Papineau (1993), S. 40.

[17] Lewis (1969); Lewis (1980); Kim (1998), S. 93 – 95, S. 106 - 112 und Kim (2005), S. 25.

[18] Lyre (2012).

[19] Es ist in solchen Fällen deshalb auch angebrachter, statt von einer multiplen Realisierbarkeit von funktionalen Eigenschaften (ontisch) von einer multiplen Referenz von funktionalen Beschreibungen (sprachlich) zu sprechen (Vgl. Esfeld und Sachse (2010), S. 36 im Zusammenhang mit dem sogenannten Realisierer-Funktionalismus).

[20] Lewis (1966, 1970, 1972, 1994) ist mit seiner Version des Funktionalismus sowieso auf diese Konsequenz festgelegt (Vgl. Esfeld und Sachse (2010), Kapitel 1.3.). Kim nimmt sie an verschiedenen Stellen eher widerwillig an (Kim (1998), S. 111; Kim (1999), S. 17 – 18; Kim (2005), S. 26 und 58; Kim (2008)).

[21] Das bedeutet natürlich nicht, dass es solche praktischen Probleme nicht gibt, aber sie haben sicher nichts mit der MR von Wasser zu tun.

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Philpapers.

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"Lift your heads up and look around this locker room ... I want you to be grateful that you're going through this sad moment with all these other folks because I promise you, there is something worse out there than being sad. And that is being alone and being sad. Ain’t nobody in this room alone.

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Ted: That's right. It's a goldfish. Sam, what do you think we should all do once we are done being sad and or angry about this situation?

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“Je älter ich wurde und je schaler die kleinen Befriedigungen mir schmeckten, die ich in meinem Leben fand, desto mehr wurde mir klar, wo ich die Quelle der Freuden und des Lebens suchen müsse. Ich erfuhr, dass Geliebtwerden nichts ist, Lieben aber alles, und mehr und mehr meinte ich zu sehen, dass das, was unser Dasein wertvoll und lustvoll macht, nichts anderes ist als unser Fühlen und Empfinden. Wo irgend ich etwas auf Erden sah, das man “Glück” nennen konnte, da bestand es aus Empfindungen. Geld war nichts, Macht war nichts. Man sah viele, die beides hatten und elend waren. Schönheit war nichts, man sah schöne Männer und Weiber, die bei aller Schönheit elend waren. Auch die Gesundheit wog nicht schwer; jeder war so gesund als er sich fühlte, mancher Kranke blühte bis kurz vor dem Ende vor Lebenslust, und mancher Gesunde welkte angstvoll in Furcht vor Leiden hin. Glück aber war überall da, wo ein Mensch starke Gefühle hatte und ihnen lebte, sie nicht vertrieb und vergewaltigte, sondern pflegte und genoss. Schönheit beglückte nicht den, der sie besaß, sondern den, der sie lieben und anbeten konnte.”

- Hermann Hesse. Wer lieben kann, ist glücklich

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Zusammenfassung: Der Begriff „Junk-DNA“ (z. Dt.: DNA-Müll) scheint notorisch Verwirrung zu stiften. Die populärsten Irrtümer lauten in diesem Zusammenhang: (1) Junk-DNA habe per se keine wie auch immer geartete Funktion. (2) Das Junk-DNA-Konzept sei überholt; Studien wie das ENCODE-Projekt hätten gezeigt, dass 80% der genomischen DNA eine Funktion habe. (3) Die Evolutionstheorie mache über das Auftreten völlig funktionsloser DNA falsche Vorhersagen, könne also die neueren Befunde nicht erklären. (4) Intelligent Design dagegen sage die Existenz von Funktionen in Junk-DNA voraus, liefere also die bessere Erklärung. Im vorliegenden Beitrag werden solche Behauptungen entkräftet. Die Evolutionsbiologie hat nie behauptet, alle Junk-DNA sei völlig funktionslos. Der Funktionsbegriff ist in der Biologie vielschichtig; so kann man Junk-DNA z.B. als DNA verstehen, die keine sequenzabhängige (!) Funktion hat. Barbara MCCLINTOCK nahm bereits 1948 an, dass Transposons regulatorische Elemente beinhalten können. Zudem beruhen die Resultate des ENCODE-Projekts auf fragwürdigen Voraussetzungen: Die These, 80% des Kerngenoms habe eine Funktion, ist nicht haltbar. Für die Entbehrlichkeit eines Großteils nicht-kodierender DNA spricht eine Reihe von Studien; die Pflanze Utricularia gibba beispielsweise hat den Großteil dessen eliminiert, was normalerweise das Genom von Pflanzen ausmacht. Intelligent Design profitiert von ENCODE am wenigsten, und seine Vertreter sind sich selbst nicht einig, ob und wieviel „Funktion“ man zu erwarten habe.

Biologische Merkmale, die keine essenziellen Aufgaben (mehr) erfüllen, sprechen oft in besonderer Weise für einen nicht intendierten, evolutionären Entstehungsprozess. So weisen die Evolutionsbiologen darauf hin, dass die „Funktionslosigkeit“ biologischer Strukturen auf die gemeinsame Abstammung der Arten hindeute und darüber hinaus oftmals auch etwas über die Mechanismen ihrer Entstehung verrate. Dem halten vor allem Evolutionsgegner (z.B. die Verfechter des „intelligenten Designs“) entgegen, ein Merkmal würde nicht aus purer Traditionsliebe Jahrmillionen überdauern, sondern weil es konstruktiv notwendig sei. In diesem Zusammenhang glaubt man nachgewiesen zu haben, dass sich die vermeintlichen Paradebeispiele funktionsloser Merkmale im Zuge der Forschung regelmäßig in Luft auflösen, wodurch wiederum eine intelligente „Planung“ an Plausibilität gewönne.

Insbesondere, was die sog. „Junk-DNA“ (zu Deutsch: Erbgut-Gerümpel) anbelangt, erhitzt die Debatte, inwieweit es sich tatsächlich um überflüssige bzw. funktionslose DNA handelt, regelmäßig die Gemüter. Während Genetiker große Teile des Genoms als funktionslos ansehen, behaupten Anhänger des Intelligent Design das Gegenteil und verbuchen den tatsächlichen oder angeblichen Nachweis funktionaler Anteile in „Junk-DNA“-Abschnitten als Bestätigung ihres Design-Ansatzes.

Die Analyse der Genome lebender Organismen läuft nun schon seit drei Jahr zehnten, und es ist aus mehreren Gründen schwierig, in ihnen die funktionalen Elemente – die „Information“ – zu lokalisieren. Dafür gibt es drei Gründe:

- Immer wieder herrscht Konfusion um den „Sinn“ und die „Funktion“ biologischer Strukturen – seien es Gene, anatomische Organe oder Verhaltensweisen. Eine nähere Betrachtung zeigt, dass in solchen Fällen oft begriffliche Missverständnisse vorliegen, wenn nämlich menschliches Denken auf Naturprozesse wie die Evolution übertragen wird (MAHNER 2001; MAHNER/ BUNGE 2001).

- Der Begriff der Funktion selbst ist mehrdeutig und wird in mehr als einer Bedeutung verwendet (MAHNER 2001; MAHNER/BUNGE 2001). Je nach Definition kann es also sein, dass die betreffenden Strukturen funktional sind oder nichtfunktional.

- Die wissenschaftliche Lokalisierung und Zuordnung „genetischer Information“ zu Genomteilen ist weit schwieriger als sich ein Laie vorstellen kann.

Dieser Beitrag soll Lichts ins Dunkel der Junk-Debatte bringen und zu allererst die Begrifflichkeiten klären. Zunächst stellen wir ein paar Überlegungen zu den Begriffen Sinn und Funktion an. Anschließend erörtern wir, was man (sinnvollerweise) unter „Junk-DNA“ versteht und was (entgegen populären Irrtümern) nicht darunter verstanden werden kann. Wir werden erläutern, welche Sorten von Junk-DNA es gibt und diskutieren, inwieweit das Vorliegen von Junk-DNA die Evolutionstheorie belegt. Abschließend nehmen wir auf „Intelligent Design“ (ID) Bezug und erörtern, warum - entgegen der engagierten Behauptungen ihrer Vertreter - das Vorliegen von teils funktionaler (Junk-) DNA weder von „Intelligent Design“ vorausgesagt wurde, noch vorausgesagt werden kann.

Um sich dem Thema Junk-DNA zu nähern, muss man sich zuallererst über den Begriff der biologischen Funktion(alität) Klarheit verschaffen. Dabei ist es äußerst wichtig, sich von menschlichem Denken frei zu machen. Dies lässt sich sehr gut an ein paar Beispielen erläutern: Bekanntermaßen stehen Organismen z.B. in einem symbiotischem Verhältnis oder in einem Räuber-Beute Verhältnis. Nach menschlichem Maßstab schließt sich beides gegenseitig aus. Aber die Biologie (genauer: die Ökologie) denkt nicht und beabsichtigt nichts, daher wird man vieles nicht verstehen, wenn man menschliche Denkstrukturen in die Biologie projiziert. In diesem Abschnitt werden wir am Beispiel „Freund oder Feind“ (Räuber Beute oder symbiotische Kooperation?) sehen, dass solches menschliche Schubladen-Denken zu kurz greift und werden diese Erkenntnis auf die Frage „JunkDNA – funktional, schädlich oder unnütz?“ übertragen können.

Die Geschichte des Lebens auf diesem Planeten kann man in Bezug auf Komplexität mit einem Schachspiel vergleichen – die Gemeinsamkeit ist folgende: Die Grundprinzipien der Evolution sind so einfach, dass man ihre Regeln bzw. Mechanismen auf zwei Schreibmaschinenseiten zusammenfassen kann. Durch die Wechselwirkungen im System wird das Ganze aber so komplex, dass über beide Themen ganze Bibliotheken geschrieben worden sind. Die Folge ist, dass die Kenntnis eben dieser Grundprinzipien noch längst nicht ausreicht, um das Ganze wirklich zu verstehen – und das gilt für das Schachspiel ebenso wie für den Evolutionsprozess. Im Bereich der Evolution kommt erschwerend hinzu, dass die Verwendung von Begriffen der Umgangssprache („Sinn“, „Zweck“, „Schaden“, „Kampf ums Dasein“) in vielen Fällen Verwirrung stiftet, weil damit menschliche Attitüden in einen Naturprozess hinein projiziert werden. So führt die Wechselwirkung zwischen Organismen, Arten, Populationen dazu, dass sie beispielsweise in einem Räuber-Beute-Verhältnis stehen (oder vergleichbar in einem Wirts-Parasiten-Verhältnis), oder dass sie sich gegenseitig verdrängen (ökologische Konkurrenz) oder aber wechselseitig aufeinander angewiesen sind (z.B. in Form von Symbiosen). Da liegt es nahe, die betreffenden Arten als „Feinde“ oder „Kooperationspartner“ zu betrachten, und bekanntlich ist man im menschlichen Leben das eine oder das andere. Aber schauen wir uns einmal zwei Beispiele an:

- Weidevieh (Rinder, Antilopen etc.) ernährt sich von Steppengras, das ist vom Prinzip her ein klassisches Räuber-Beute-Verhältnis. Konsequenterweise hat eine Koevolution – in diesem Zusammenhang so etwas wie ein „evolutionäres Wettrüsten“ – stattgefunden: Gräser haben Bitterstoffe entwickelt und schützen sich ferner durch harte und scharfe SilikatKristalle auf der Blattoberfläche so gut wie möglich vor Fraß: Fast jeder dürfte sich schon einmal an Gras geschnitten haben. Im Gegenzug sind die Zungen und Zähne der Weidetiere immer härter geworden. Andererseits sind Gräser jedoch auf Beweidung angewiesen, denn ohne Weidetiere würden Büsche und Bäume sehr schnell die Graslandschaften überwachsen und dem Gras das Licht nehmen. Das trägt Züge einer typischen Symbiose: Gräser versorgen Rinder mit Nahrung und werden im Gegenzug dafür gegen Überwuchs geschützt. Im welchem Verhältnis also stehen Rinder und Gräser denn nun – in einem Räuber-Beute- oder in einem symbiontischen Verhältnis? Feind oder Freund? Antwort: Es ist beides gleichzeitig!

- Der menschliche Organismus beherbergt mehr Bakterien als er selbst Körperzellen besitzt. Zum einen versorgen uns Darmbakterien mit Vitamin K, die Hautflora schafft den schützenden Säuremantel usw. Dafür stellen wir ihnen einen Lebensraum und Nahrung zur Verfügung – eine klassische Symbiose. Andererseits hat unser Organismus ein riesiges Arsenal an Mechanismen entwickelt, um Bakterien –auch die symbiontischen! – abzuwehren und in Schach zu halten. Wenn diese Mechanismen versagen, so wie z.B. bei AIDS, also im Endstadium einer HIV-Infektion, werden diese symbiontischen Bakterien zu einer tödlichen Gefahr. Also sind sie unsere Freunde oder Feinde? Wiederum: beides gleichzeitig! (KHOSRAVI/MAZMANIAN 2013; s. auch das NIH Human Microbiome Project; The International Human Microbiome Consortium).

Die hier angedeuteten Wechselwirkungen sind im Rahmen der Evolutionstheorie ohne Schwierigkeit beschreibbar, sie können sogar in mathematischen Modellen beschrieben werden (MCNAMARA 2013; NUISMER et al. 2013; SUWEIS et al. 2013 und die dort zitierten Arbeiten). Problematisch wird es erst dann, wenn man versucht, solche Systeme in Alltagssprache zu beschreiben. Die Evolution ist ein natürlicher Prozess, der keinen Willen und keine Absicht, keine Freunde und keine Feinde, keinen Sinn und keine Bedeutung im menschlichen Sinne kennt. Daher ist es möglich, dass eine Wechselwirkung gleichzeitig vorteilhafte und nachteilige Aspekte (i.S. der Auswirkung auf den Fortpflanzungserfolg) haben kann – und das ist etwas, was sich umgangssprachlich nur schwer fassen lässt. Dies ist eine Quelle schier unausrottbarer Missverständnisse, wenn es um die populärwissenschaftliche Darstellung der Evolution geht.

Ähnliche Probleme ergeben sich, wenn man in der Alltagssprache die Funktionalität von biologischen Strukturen beschreiben möchte. „Funktion“ impliziert umgangssprachlich einen Plan und eine Absicht bzw. einen konkreten, vorgegebenen Zweck. Die in der Biologie vielleicht wichtigste Definition des Begriffs Funktion ist dagegen, bezogen auf die Evolutionstheorie, mit der differenziellen Tauglichkeit seines Besitzers assoziiert (vgl. MAHNER/BUNGE 2000). Man kann sagen, ein Merkmal erfülle genau dann eine Funktion, wenn es seinem Besitzer einen Selektionsvorteil im ökologischen Kontext gegenüber den Nicht-Besitzern beschert. Das bedeutet, dass sich der Besitz des betreffenden Merkmals auf das Leben und die Fortpflanzungsfähigkeit ihrer Besitzer auswirken. Daher kann ein „Ingenieurs-Blick“ auf biologische Strukturen zu Verwirrungen führen. Auch hierzu einige Beispiele:

- Flugfähige Insekten haben zwei Flügelpaare, ideal zu sehen bei Libellen. Bei den Dipteren (Fliegen) sind die Hinterflügel zu sog. Halteren (gesprochen: „Halteeren“) verkümmert; sie tragen zum Flug nichts mehr bei. Stattdessen schwingen sie im Takt der Flügel mit, und wie man mittlerweile weiß, dienen sie dem Insekt als Trägheitskompass zur Navigation (KLOWDEN 2007). Sind sie nun „nutzlose Flügel“ oder „funktionale Strukturen“? Nun, beides! Denn auch hier gilt: Die Flügel haben ihre primäre Funktion eingebüßt, aber eine sekundäre Funktion gewonnen.

- Verfolgt man makroevolutive Umbildungen in der Stammesgeschichte und somit Veränderungen über sehr lange Zeiten, erkennt man unschwer, dass Strukturen, die funktionslos geworden sind, zurückgebildet werden. So haben Landwirbeltiere keine Kiemen mehr, Schlangen keine Beine und Wale keine Zähne und Extremitäten. Es fällt aber auch auf, dass viele dieser Strukturen bzw. deren Anlagen in der Embryonalentwicklung noch durchlaufen (rekapituliert) werden und dass Reste (Rudimente) von ihnen sogar in der Adultform (beim ausgewachsenen Tier) noch vorhanden sind. Sind sie nun „nutzlose Reste der Evolution“, oder „tragen sie eine neue Funktion“ oder „sind sie wichtig für die Körperentwicklung“? Und wiederum: all dies schließt sich nicht gegenseitig aus!

Das Problem ist hier offenbar ganz ähnlich wie oben am Beispiel des Weideviehs diskutiert: Umgangssprache und Ingenieursblick sind schlechte Ratgeber, um diese Verhältnisse zu beschreiben. Man muss sich, um den Evolutionsprozess zu verstehen, von menschlich-zweckgerichtetem Denken (Teleologie: „Sinn“, „Ziel“, Absicht“ usw.) frei machen: Der Evolutionsprozess kann nur das erfassen, was vorhanden ist und was sich in kleinen oder mittleren Schritten ändern oder neu kombinieren lässt. Ein Organismus kann nicht „wegen Umbau für ein paar Tausend Generationen schließen“ – es muss eine kontinuierliche Entwicklung mit kleinsten, kleinen und hin und wieder etwas größeren Entwicklungsschritten geben. Das hat zur Folge, dass einmal vorhandene Strukturen nur selten wieder komplett verschwinden.

Anders gesagt kann die Evolution nicht einfach „etwas Nötiges oder Sinnvolles erfinden“ – sie greift an vorhandenen Strukturen an, es kann gar nicht anders sein. Stellen wir uns folgendes Szenario vor: Aufgrund der Biomechanik des Fliegenkörpers haben sich die Vorderflügel so entwickelt, dass sie die ganze Arbeit leisten. Damit werden die Hinterflügel funktionell verzichtbar; ihr Verlust wäre nicht nachteilig. Nun sind Mutationen, die auf einen Schlag die komplette Rückbildung, das gänzliche Verschwinden einer anatomischen Struktur verursachen, extrem selten (und oftmals aufgrund der komplexen Verflechtungen der entwicklungsbiologischen Steuerungssysteme auch gar nicht möglich!); ergo wird man erwarten, dass die Hinterflügel langsam verkümmern. Indem sie nun frei von Selektionsdruck sind, können sie schlussendlich verschwinden oder aber sie übernehmen eine neue Funktion: Die verkrüppelten, verkleinerten Hinterflügel haben eine höhere Trägheit bei einem verschwindenden Luftwiderstand, verhalten sich also wie ein Kreisel(kompass). Mit diesen veränderten physikalischen Parametern erfahren sie einen neuen Selektionsdruck, eben in Richtung der Optimierung eines Navigationssystems.

Ein weiterer Aspekt: Technische Strukturen (Maschinen, Gebäude etc.) werden einzeln und in Teilen erschaffen und dann zusammengebaut. Biologische Strukturen hingegen entwickeln sich in der Embryogenese in einem ganzen, zu jedem Zeitpunkt voll funktionsfähigen System. Die Signale zur Ausbildung anatomischer Strukturen werden von anderen Strukturen gegeben, z.B. gibt der Urdarm Signale zur späteren Ausbildung der Lunge, die Zahnanlagen Signale zur Formbildung des Kiefers etc. Wenn also Strukturen wie die Kiemenbögen unserer FischVorfahren physiologisch funktionslos werden, so sind diese Kiemenbögen (genauer: die Visceralbögen) dennoch bei Landwirbeltieren in die embryologischen Bildungsprozesse eingebunden, so dass von dorther sehr wohl noch ein starker Selektionsdruck auf ihre Erhaltung gegeben ist – obwohl sie ihre ursprüngliche Funktion längst verloren haben (Überblick in BOMMAS-EBERT et al 2006). Analoges gilt für die Zahnanlagen, die bei den Bartenwalen zurückgebildet, während ihrer Embryogenese jedoch eisern rekapituliert werden. Der Grund ist, dass die Vorfahren der Bartenwale Zähne besaßen und die Zahnanlagen bei der Formbildung des Kiefers beteiligt waren. Folglich können die Zahnanlagen nicht mehr nachträglich eliminiert werden, wenn eine formgerechte Ausbildung des Kiefers gewährleistet bleiben soll.[1]

Man müsste also sagen: Im Sinne der primären Funktion sind die Halteren bei Insekten, die Kiemenbögen bei Säugern sowie die Zahnanlagen bei Bartenwalen nutzlos geworden. Sie erfüllen jedoch andere (d.h. sekundäre) Funktionen: Die Halteren als Navigationsorgane und die Visceralbögen und Zahnanlagen als Signalgeber in der Keimesentwicklung. Damit ist die Frage „nutzloses Rudiment oder funktionales Organ?“ nur zu beantworten mit: „beides!“.

Der Kritiker könnte hier einwenden, die Identifikation von Primärfunktionen sei nicht ohne weiteres möglich, sondern setze bereits konkrete stammesgeschichtliches Annahmen voraus, so dass es sich gar nicht um einen unabhängigen Beleg für Evolution handele, sondern um einen Zirkelschluss: Das, was belegt werden soll, nämlich Evolution, werde in Gestalt der Deutung von Primärfunktionen bereits vorausgesetzt. Dem ist aber nicht so, denn mutmaßliche Primärfunktionen lassen sich zunächst auch ohne evolutionäre Annahmen rekonstruieren, sofern die betreffenden Merkmale komplex genug sind, um sie mit den Merkmalen anderer Arten, welche die betreffende Primärfunktion noch aufweisen, in Beziehung zu setzen. So entsprechen die Zahnanlagen der Wale bis ins Detail den Anlagen anderer Säugetiere, bei denen sich diese später zu Kauwerkzeugen entwickeln.

Gerne werden technische Systeme mit Lebewesen verglichen – insbesondere in der populärwissenschaftlichen Literatur. Interessant sind allerdings dabei weniger die Ähnlichkeiten – sie erklären sich aus dem Selektionsdruck auf physiologische Funktionalität, der oftmals ähnliche Strukturen hervor bringt wie ingenieurtechnische Entwicklungsarbeit. Bemerkenswert und aufschlussreich sind jedoch vor allem die Unterschiede, die auf der grundsätzlichen Verschiedenheit zwischen einem geplanten Design (Technik) und einem ungeplanten Naturprozess (Evolution, rückgekoppelt über den Fortpflanzungserfolg) beruhen.

In einem kreativen Design-Prozess sind Design, Materialauswahl, Produktion und Zusammenbau weitestgehend getrennt. Daher ist es möglich, ähnliche oder faktisch identische Produkte alternativ aus ganz unterschiedlichen Materialien herzustellen. Im Evolutionsprozess kann man hingegen nicht erwarten, dass z.B. bei Vögeln das verhältnismäßig schwere Knochenmaterial (Calcium-Apatit) „sinnvollerweise“ durch leichteres Material ersetzt wird, denn die entsprechenden Genwirkketten und ontogenetischen Regelkreise sind im genetischen Gesamtplan des Organismus eng miteinander verknüpft. Wie oben bereits erwähnt könnte ein Designer „vom Reißbrett aus“ Teile austauschen (bei entsprechender Kenntnis des Systems wäre das auch bei Lebewesen möglich), der Evolutionsprozess kann das jedoch nicht bzw. nur eingeschränkt (vgl. BEYER 2007).

Auch kann man bei verschiedenen technischen Apparaten gleiche Teile einbauen; so z.B. finden sich identische Scheibenwischer oder baugleiche Einspritzpumpen von Bosch in ganz unterschiedlichen PKW. Wenn sich hingegen in einer Tiergruppe – z.B. bei Vögeln – Flügel entwickeln, so kann diese Neuerung von anderen Tiergruppen nicht übernommen werden, wie es im technischen Design problemlos möglich ist. Ergo wird man erwarten müssen, dass – wenn die Randbedingungen es erlauben und ein entsprechender Selektionsdruck besteht – parallele Entwicklungen z.B. von Flügeln zu anatomisch gänzlich verschieden aufgebauten Strukturen führen, und in der Tat haben Vogel-, Fledermaus-, und Insektenflügel in Aufbau und Entwicklung nichts miteinander zu tun.

Umgekehrt würde kein Ingenieur auf die Idee kommen, technische Vorrichtungen zur Fortbewegung auf dem Land (Beine) im Wasser (Flossen), in der Luft (Flügel) oder im Boden (Grabeschaufeln) nach demselben Bauprinzip zu entwickeln. In der Evolution hingegen bleibt gar keine andere Möglichkeit: Die Landwirbeltiere haben nun mal nur eine ganz bestimmte Art von Extremitäten (die 5-strahlige Tetrapodenextremität); diese musste sich an besagte Fortbewegungsarten anpassen – und konnten das auch, soweit Art und Aufbau der Extremitäten diese Varianten biomechanisch erlauben (s. BEYER 2007).

Weil in einem Design-Prozess immer wieder von neuem geplant werden kann, gibt es auch keine Notwendigkeit, an sinn- oder funktionslos gewordenen Strukturen festzuhalten. Weil aber (insbesondere bei tierischen) Organismen die Organe und Strukturen in den Prozess der Embryogenese eingebunden sind, können sie in vielen Fällen nicht einfach komplett verschwinden. Jede Neuerung muss auf Vorhandenem aufbauen, was bisweilen absurde Konsequenzen hat. Ein Beispiel: Der rückläufige Kehlkopfnerv (nervus laryngeus recurrens) macht einen Umweg durch den Körper, er läuft vom Hirn zum Herzen und wieder zurück zum Kehlkopf. Bei der Giraffe führt das dazu, dass er für eine Distanz von einigen cm einem Umweg von etlichen Metern (!) macht, ohne dass es unterwegs noch Abzweigungen gäbe o.ä. Der Grund liegt darin, dass unsere Fisch-Vorfahren keinen Hals hatten; somit macht der Nerv bei seinem Weg am Herzen vorbei keinen Umweg. Als sich bei Säugetieren immer längere Hälse entwickelten (wobei die Kiemen längst verschwunden waren), war der Nerv immer noch auf die entsprechende Umgebung angewiesen, um bei seiner Entwicklung im Embryo seinen Weg zu finden. Weil diese Konstellation aus Sicht der primären Funktion zwar völlig unsinnig ist, aber keinen signifikanten Nachteil mit sich bringt, gab es auch keinen Selektionsdruck, diese „Fehlkonstruktion“ zu korrigieren (DAWKINS 2009). Doch selbst wenn ein Selektionsdruck derartiges fordern würde, wäre eine Korrektur aus Sicht der sekundären (embryogenetischen) Funktion heute kaum mehr möglich: Waren die Kiemen und Aortenbögen mit ihrem Geflecht an Blutgefäßen und Nerven nämlich erst einmal im Bauplan der „Fische“ etabliert, musste jede evolutionäre Weiterentwicklung unbedingt die Funktionsfähigkeit des Merkmalsgefüges gewährleisten.

Als die Kiemen später in der Evolution verschwanden und die Landwirbeltiere Hals und Kehlkopf entwickelten, war es aus entwicklungsbiologischer Sicht lediglich möglich, die Aortenbögen zu modifizieren und die Strukturen in ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung zu verschieben. Es war aber nicht möglich, die Aortenbögen auszurangieren und das komplexe Gewirr aus Blutbahnen, Organen und Nervensträngen grundlegend neu zu ordnen, um zu verhindern, dass beim Verlängern des Halses und beim Abstieg (Deszensus) des Herzens in den Brustkorb der vierte bis sechsten Aortenbogen mit nach unten wandert und dabei den Nervus laryngeus recurrens mitnimmt. Deshalb schlingt sich der Nerv um den Aortenbogen und wurde evolutionär schrittweise, Millimeter um Millimeter, verlängert. Offenbar ist hier der Grenznutzen einer sich in mehreren Schritten vollziehenden, jeweils nur kleinen Verlängerung des Nervs aus selektionstheoretischer Perspektive höher als eine grundlegende Umgestaltung des Bauplans: Mutationen, die den Weg des Kehlkopfnervs „optimieren“ und das Chaos im Brustkorb beseitigen würden, sind zu komplex und zu unwahrscheinlich, weil sie viele Merkmale gleichzeitig ändern müssten, wobei die negativen Folgelasten pleiotroper Mutationen durch weitere Mutationen ausgeglichen werden müssten.

Die primäre Funktion der in der Säugerentwicklung transitorisch auftretenden Aortenbögen ist aufgrund der komplexen Struktur und Ähnlichkeit mit dem entsprechenden „Fischbauplan“ noch erkennbar. Wir haben also keinen Grund, am stammesgeschichtlichen Ursprung dieses (aus Sicht der Sekundärfunktion) dysfunktionalen Gewirrs aus Blutbahnen und Nervensträngen, einschließlich des rückläufigen Kehlkopfnervs, zu zweifeln. Die Evolutionstheorie hat den Testfall bestanden. Aus Ingenieurs- bzw. Designersicht dagegen lässt sich dieses Beispiel nicht erklären, denn die Neuordnung des Blutbahnen- und Nervengeflechts wäre weit effizienter als die ziemlich starre Wiederholung eines alten Bauplans, für den es bei den Säugetieren keine prospektive Bedeutung mehr gibt, weswegen er auch nur transitorisch in Erscheinung tritt.

Was für Organismen und ihre Wechselbeziehungen, für Funktion und Funktionswandel gilt, das findet seine Entsprechung auch bei genetischen Elementen. Konkret gibt es immer wieder Verwirrung um den Begriff „Junk-DNA“ („Schrott-“ oder „Müll-DNA“). Und im Streit um die Evolutionstheorie erhitzen sich die Gemüter regelmäßig an der vermeintlichen Funktion oder Funktionslosigkeit dieser Junk-DNA. Seit OHNO (1972) versteht man darunter Sequenzen im Genom, die (vermeintlich oder tatsächlich) keine Funktion besitzen. In der Tat kodiert nur ein kleiner Teil des Säuger-Genoms (und somit auch unseres eigenen) für Proteine; es dürften unter 5% sein. Zusätzlich gibt es die nicht-Protein-kodierenden, aber funktionalen RNAs, von denen man tRNA und rRNA schon lange kennt, snoRNA, si/miRNA, XIST-RNA und viele andere sind mittlerweile hinzu gekommen[2]; sie mögen zusammen nochmals einige Prozente des Genoms ausmachen. Zählt man nun regulatorische Elemente (Promotoren, Enhancer / Silencer, Splice-Sites[3] etc.) und strukturelle Bereiche (Zentromer- und Telomer-DNA) hinzu, so bleibt am Ende immer noch ein Anteil von mehr als der Hälfte, der „funktionslos“ ist.

Im Folgenden soll zunächst geklärt werden, was man im Zusammenhang mit „Junk-DNA“ unter „funktionslos“ versteht. Anschließend werden einige Beispiele erörtert wie z.B. die sog. Pseudogene, „tandem repeats“, und neuere Ergebnisse aus dem ENCODE-Projekt (ENCODE Project 2012) diskutiert. Abschließend wird der Frage nachgegangen, ob das Deutungsschema des Intelligent Design über die Funktion und Entstehung dieser DNA-Elemente überhaupt etwas wissenschaftlich Relevantes aussagen kann.

Die Frage, ob es Merkmale bzw. Bereiche im Erbgut der Lebewesen gibt, die keine Funktion erfüllen, ist nicht ganz einfach zu beantworten. Einerseits liegt das an der bekannten Begründungsasymmetrie: Funktionen lassen sich im konkreten Einzelfall nachweisen, schwerlich aber das Fehlen einer Funktion. Übt ein Merkmal keine erkennbare Funktion aus, lässt sich immer behaupten, die Funktion sei einfach noch nicht gefunden worden.

Andererseits hängt die Antwort davon ab, was man konkret unter einer Funktion versteht. Wie bereits erläutert wird im Rahmen evolutionärer Fragestellungen der Funktionsbegriff oft mit einem Selektionsvorteil gleichgesetzt, den ein Merkmal X einem Organismus Y in einer Umwelt Z beschert. Häufig wird der Begriff „Funktion von X“ aber auch gleichgesetzt mit „Aktivität eines Merkmals X“, welches im Organismus Y einen physiologischen Prozess bedingt oder in Gang hält, nicht aber zwangsläufig einen Selektionsvorteil bringt. Z.B. fand man heraus, dass etwa 10 Prozent der Pseudogene transkribiert werden, also im Sinne einer biologischen Aktivität funktional ist. Die Frage, ob diese Transkripte auch einen biologischen Nutzen haben bzw. ihren Besitzern einen Selektionsvorteil bescheren, ist aber eine ganz andere: Viele werden nur zu unnützer Junk-RNA umgeschrieben, in anderen Fällen erfüllen die (nicht mehr Protein-kodierenden) Transkripte dagegen eine (sekundär erworbene!) regulative Funktion.

Es wird noch komplizierter: Lässt sich nachweisen, dass einem biologischen Merkmal eine wie auch immer geartete Funktion zukommt, kann damit noch nichts über den strukturellen Grund dieser Funktion ausgesagt werden – ja, es ist noch nicht einmal klar, ob es sich überhaupt um eine strukturabhängige Funktion handelt, denn nicht alle Strukturen (oder besser: Komponenten eines Merkmals) sind gleichermaßen essenziell für die Funktion. Das heißt, biologische Merkmale können Komponenten aufweisen, die für die Funktion gar nicht (mehr) relevant sind. Beispielsweise die Tatsache, dass die Extremitäten von Fledermaus, Vogel, Maulwurf, Mensch, Wal und Eidechse gleichartig aufgebaut sind: Sie verfügen über die charakteristische Anordnung von Oberarmknochen, Elle, Speiche und Handwurzelknochen, sowie über meist fünfstrahlige Finger. Angesichts dieser funktionalen Verschiedenartigkeit ist offensichtlich, dass der identische Grundbauplan der Extremitäten nicht funktionell begründet ist - kein Ingenieur käme etwa auf die Idee, ein Fahrgestell, eine Flug-, Tauch- und Schwimmapparatur nach gleichem Aufbauschema zu konstruieren.

Was also ist der Grund für die Gleichheiten im Bauplan? Warum ist der Feinbau der Extremitäten so und nicht anders? Antworten darauf liefert die evolutionäre Entwicklungsbiologie. Wie bereits ausgeführt wurde, spiegelt sich hier evolutionäre Geschichte und damit historisch bedingte Organisationsstrukturen (und damit auch Entwicklungszwänge) wieder. Da die Tetrapoden von devonischen Fischen abstammen, war die Evolution „gezwungen“, auf die vorhandenen Ressourcen (die Struktur der ersten Extremitäten) zurückzugreifen. Und da gemäß einem treffenden Bonmot von G. OSCHE die von ihnen abstammenden Arten nicht „wegen Umbau vorübergehend geschlossen“ werden können, blieb die Struktur aus konstruktiven Gründen erhalten.

Abbildung: Ähnlichkeiten im Skelettbau der Extremitäten von Vierfüßern. Von oben nach unten und von links nach rechts: Fledermaus, Vogel, Maulwurf, Mensch, Wal und Eidechse. Trotz unterschiedlichster funktioneller Beanspruchung ist der Feinbau der Skelette identisch. Rot: Oberarmknochen, blau: Elle und Speiche, gelb: Mittelhandknochen, schwarz: Handwurzelknochen und Fingerknochen (Phalangen).

Analoge Betrachtungen müssen wir auf genetischer Ebene anstellen: Alle Gene weisen in ihren Sequenzen Anteile auf, die für ihre Funktion wichtig, weniger wichtig und völlig unwichtig sind. Dementsprechend ist auch bei der jedem DNA-Element im Genom sorgfältig zu unterscheiden, (a) ob es an sich eine (strukturbzw. sequenzabhängige) Funktion erfüllt, oder (b) ob der betreffende DNAAbschnitt Teil einer anderen (übergeordneten) Funktionsstruktur (bzw. DNAAbschnitts) ist oder aber (c) ob er tatsächlich völlig funktionslos ist (in dem Sinne, dass er ohne jede Auswirkung Folge deletiert werden könnte). Damit zeigt sich nun, dass die ursprüngliche Definition von „Junk“ zu naiv war: Bei „Funktion“ hatte man an die Sequenz im Blick, folglich war alles andere unfunktional und damit „Müll“. Daher muss man heutzutage die Definition von „Junk“ verfeinern: „jeder DNA-Abschnitt, der keine Sequenz-abhängige Funktion trägt“. Dies bedeutet, dass Junk-DNA immer nicht kodierend ist - damit ist aber längst nicht jede nicht-kodierende Sequenz "funktionslos" oder "sinnlos". Nicht kodierende Abschnitte auf der DNA sind beispielsweise die so genannten Introns. Es handelt sich dabei um nicht-(Protein-) kodierende Bereiche in einem Gen, die nach der Transkription des Gens zu prä-RNA durch „Splicing“ entfernt werden. Sie erfüllen auch eine Funktion, indem sie beispielsweise alternatives Splicing ermöglichen (Abb. 3). Diese Funktion ist aber nicht sequenzabhängig (bis auf die Sequenz an der Splice site und die regulorischen Sequenzen in der Nähe), das heißt das Intron kann experimentell verkürzt oder durch eine andere Sequenz ersetzt werden, ohne die „Fitness“ der Zelle zu beeinträchtigen. Daher wird man nach alter Lesart Introne als "Junk und somit funktionsloser Müll" betrachten, heute muss man jedoch sinnvollerweise sagen: Manche Introne besitzen gar keine Funktion (sie können wegfallen), andere hingegen ermöglichen das differenzielle Spleißen, damit tragen sie eine (Sequenz-unabhängige) Funktion.

Abbildung: Alternatives Splicing. Die blauen Kästen symbolisieren Exons, das orangefarbene Kästchen den Transkriptionsstartpunkt und die Bereiche zwischen den Exons sind Introns. Bei der Transkription (dem Umschreiben der DNA zur RNA) wird zunächst der gesamte Bereich zwischen Transkriptionsstart- und Endpunkt in prä-RNA umgeschrieben. Aus dieser prä-RNA werden die Introns ausgeschnitten, so dass die Exons direkt aufeinander folgen (d. h. die Exons werden zusammen „gespleißt“). Die resultierende RNA wird dann als Boten- oder Messenger-RNA (mRNA) bezeichnet und erst dann in eine Aminosäuresequenz/Protein translatiert („übersetzt“). Beim alternativen Splicing können aus einer prä-RNA verschiedene mRNAs und damit auch verschiedene Proteine entstehen, indem z. B. wie im Bild ein Exon (der dritte Kasten von links) entweder in die entstehenden mRNA mit eingeht (rechts oben) oder nicht (rechts unten).

Halten wir fest: Der Begriff „funktionslos“ hat verschiedene Bedeutungen. Die Bedeutung im allgemeinen Sinne wäre: gar keine Funktion, ganz gleich welche, Halten wir fest: Der Begriff „funktionslos“ hat verschiedene Bedeutungen. Die Bedeutung im allgemeinen Sinne wäre: gar keine Funktion, ganz gleich welche, also auch keine sequenzunabhängige Funktion wie die für Introns beschriebene. Die Bedeutung im engeren Sinne ist dementsprechend: keine struktur- bzw. keine sequenzabhängige Funktion für den Organismus. Diese Unterscheidung ist eine sehr wichtige, wenn man über Junk-DNA spricht, da hier funktionslos immer im Sinne von „keine sequenzabhängige Funktion“ gemeint ist! Sehen wir uns im Folgenden einige Beispiele von „Junk-DNA“, nämlich Pseudogene und Repeats (wie die sog. „tandem repeats“) unter diesem Aspekt näher an.

Pseudogene sind DNA-Abschnitte, die zwar wie ein Gen aufgebaut sind, die jedoch keine funktionale RNA bzw. kein Protein hervor bringen, weil sich in ihnen Mutationen angesammelt haben, so dass sie ihre primäre Funktion eingebüßt haben. Die meisten Pseudogene entstehen, wenn Mutationen den Promotor inaktiviert haben (oder allgemeiner: wenn regulatorisch wichtige Sequenzen, welche die Aktivität des Gens steuern, zerstört wurden) oder wenn die Leseraster unterbrochen wurden (so dass resultierende Proteinsequenz erheblich verändert wurde) oder aber, wenn ganze Bereiche deletiert wurden (d.h. verloren gegangen sind). Unser Genom enthält etwa 20.000 Pseudogene, nur etwa 10% davon werden auch transkribiert. Ein extremes Beispiel ist das Gen RPL21, das für ein Ribosomalprotein kodiert. Von diesem Gen existieren inzwischen mehr als 140 Kopien in Form von Pseudogenen.

Oftmals sind sie aus Duplikationen hervorgegangen. Wenn nach einem solchen Ereignis eine der beiden Kopien beschädigt wird, hat dies keine negativen Auswirkungen, weil die andere ja noch vorhanden und intakt ist. Oft werden aber auch einzelne Gene durch Mutation zu inaktiven / funktionslosen Pseudogenen; die betreffende Funktion geht dann verloren. Aus dem menschlichen Genom sind viele solcher Pseudogene bekannt, die bei anderen Säugern funktional sind. Ein Beispiel ist die zur Synthese von Vitamin C nötige L-Gulono-γ-lacton-Oxidase, die bei Primaten, Meerschweinchen und Flughunden beschädigt ist, daher als Pseudogen vorliegt, während sie bei allen anderen Säugern intakt ist (YANG 2013). Konsequenterweise waren es in diesen drei Linien auch jeweils andere Mutationen, die das Gen funktionslos gemacht haben. Dies ist auf dem Boden der Evolutionstheorie vorhersagbar, denn die Wahrscheinlichkeit, dass voneinander unabhängige Verlustereignisse zufällig auf exakt denselben Mutationen beruhen, ist extrem gering (s. YANG 2013).

Eine besondere Klasse sind die sog. prozessierten Pseudogene; sie entstehen, wenn mRNA durch Reverse Transkriptase viralen Ursprungs (s.o.) in DNA „rückübersetzt“ wird (diese DNA nennt man dann cDNA) und danach im Rahmen von zellulären DNA-Reparaturmaßnahmen ins Genom eingebaut wird. Die Struktur solcher prozessierter Pseudogene ist ganz charakteristisch: Sie haben keine Introne mehr (weil die beim Spleißen zuvor entfernt worden waren) und keine Promotorelemente (weil die Promotoren von mRNA-kodierenden Genen nicht mit transkribiert werden), dafür aber einen mehr oder weniger langen polyAAbschnitt, weil ein solcher ans Ende jeder mRNA angefügt wird.4 Einen Überblick über die Evolution von Pseudogenen und dabei auch Beispiele für „funktionale Pseudogene“ liefern LI et al. (2013) sowie KORRODI-GREGÓRIO et al. (2013).

Der Begriff „Junk“-DNA wurde später auch auf andere Genombestandteile angewendet, die augenscheinlich funktionslos sind, also neben den erwähnten Pseudogenen z. B. auch für:

- Introns (also nicht-proteinkodierende Abschnitte, welche die Leserahmen unterbrechen),

- die meisten repetitiven Elemente („Repeats“ sind Sequenzen, die mehrfach bis vielfach - z.T. millionenfach – im Genom vorkommen: s.u.),

- Transposons (mobile genetische Elemente, die sich selbständig aus dem Genom ausschneiden und an irgendeiner anderen Stelle wieder einfügen können) sowie endogene Retroviren, die rund 8% des menschlichen Erbguts ausmachen (s.u.; vgl. auch KERENG 2010).

Allgemein kann Junk-DNA aber - wie gesagt - keinesfalls gleichgesetzt werden mit „nicht kodierender DNA“, weil auch zahlreiche nicht-proteinkodierende Abschnitte wie z.B. Promotoren wichtige (etwa regulatorische oder strukturelle und dabei Sequenz-abhängige!) Funktionen tragen (Abb. 4). Interessant und brisant zugleich ist, dass augenscheinlich rund 70% des menschlichen Genoms aus solcher „Junk-DNA“ besteht. Vor allen Dingen war es eine große Überraschung, dass der Mensch trotz seiner Komplexität mit erstaunlich wenig Genen (etwa 25.000) auskommt (LANDER et al. 2001), während viel weniger komplex organisierte Tiere fast ebenso viele Gene besitzen, einige sogar deutlich mehr, wie z.B. die Ackerschmalwand Arabidopsis. Der überwiegende Teil der DNA scheint demnach keine biologische Funktion zu haben, und es ist offenbar nicht die pure Anzahl der Gene, die hier relevant ist, sondern deren Organisation und Regulation im Genom sowie ihre „interne Komplexität“ (also das Vorhandensein verschieden vieler Spleißvarianten“.[5]

Abbildung: Regulatorische Elemente, Junk und nicht kodierende DNA bilden teilweise überlappende Kategorien, die leider dazu beitragen, Verwirrung zu stiften: Da „Junk-DNA“ vom Begriff her Funktionslosigkeit bzw. allenfalls eine sequenzunabhängige Funktion impliziert, darf man regulatorische Sequenzen wie Promotoren grundsätzlich nicht als Junk bezeichnen (der blau-rot überlappende Bereich sollte also eigentlich nicht vorkommen). Aus historischen Gründen sind die Zuordnungen aber nicht immer eindeutig.

Leider ist das Bild in den letzten Jahren noch komplizierter geworden: Wie eingangs erwähnt werden ca. 10% der Pseudogene transkribiert. Gehören sie damit zum Junk oder nicht? Offenbar sind sie biologisch aktiv, aber dies allein ist kein gutes Kriterium. Wenn man in funktionalen Kategorien argumentiert, kann man jedenfalls definieren, dass all dies "echte Müll-DNA" ist, was ohne jede physiologische Auswirkung deletiert werden kann. Somit müsste man Pseudogene, die zu nutzlosen RNAs transkribiert werden, zum Müll zählen. Pseudogene hingegen, deren Transkripte - wenngleich sie kein Protein mehr kodieren (können) - eine regulative Funktion erfüllen, muss man dann konsequenterweise als funktionale DNA betrachten (und noch nicht einmal als Junk, weil ihre regulatorische Funktion von der Sequenz abhängt).

Dies alles widerlegt zum einen den strengen „Adaptationismus“. Dieser betont die natürliche Selektion als treibende Kraft der Evolution: Mutationen, die einen Vorteil haben, werden rasch durch natürliche Selektion fixiert, wogegen neutrale oder gar negative Veränderungen aus der Population eliminiert werden. Bezogen auf funktionslose DNA bedeutet dies, dass sie einen „Kostenfaktor“ darstellt (bei jeder Zellteilung muss sie verdoppelt werden) und ihr Anteil durch deletierende Mutationen „klein gehalten“ wird. Mit anderen Worten, die streng adaptionistische Sichtweise erfordert ein „stromlinienförmiges“ Genom, mit einem geringen Anteil funktionsloser DNA, oder eine Funktion dieser DNA, die z.B. unabhängig von der konkreten Sequenz ist. Aber die Tatsache, dass es keinen (bekannten) Mechanismus gibt, der ständig und effektiv funktionslose Gene beseitigt (bzw. so rasch wie Pseudogene neu entstehen), stützt die Neutrale Theorie, nicht den strengen Adaptationismus. Sie bringt aber auch die Vertreter eines „intelligenten Designs“ in die Bredouille, die schon immer „gewusst“ haben, dass der intelligente Schöpfer seine Wesen rationell und sinnvoll gestaltet – was mit der Realität nun einmal nicht übereinstimmt.

Mit „Repeat“ bezeichnet man in der Genetik die Wiederholung von Basenpaar Mustern in einem DNA- (oder RNA-)Strang. Es werden verschiedenste Klassen von Repeats unterschieden; die wichtigste Unterscheidung betrifft die relative Anordnung der Elemente zueinander (eine Auswahl z.B. bei: BURNS/BOEKE 2012; DEININGER 2011; GRANDI/AN 2013; KIM/MIRKIN 2013).

- Interspersed („eingestreute“) Repeats: Das betreffende DNA-Element sitzt in einzelnen Kopien verstreut im Genom. Hier werden unterschieden:

à LINEs (long interspersed nuclear elements). Es handelt sich hierbei um sog. Proviren: Retroviren (bekanntester Vertreter ist HIV) haben ein RNA-Genom, welches sie nach Infektion ihrer Wirtszelle in DNA umschreiben und dann als einige Kilobasen langes Provirus ins Genom der Zelle einbauen. Üblicherweise passiert das in Körperzellen, aber immer wieder einmal gelangen die so ins Genom eingebauten Viren auch in die Keimbahn, werden also weiter vererbt. Dass es sich hier – zunächst einmal! - nicht um „funktionale DNA“ handeln kann, ist unmittelbar einleuchtend und bedarf kaum einer Begründung: Viren sind Parasiten, der Organismus verfügt über ein großes Arsenal an Waffen, mit denen er sich gegen sie verteidigt. Die eingebrachten Gene gehören nicht zum Inventar der Zelle und erfüllen auch keine physiologischen Aufgaben. Im Gegenteil: Meist sind nur Teile von endogenen Retroviren aktiv, nur äußerst selten das ganze Provirus. Wenn ein ganzes Provirus aktiv ist, dann entstehen tausende von Viruspartikeln, und die betroffenen Zellen gehen zugrunde6 . Kein Wunder, dass ein Arsenal von Mechanismen evolvierte, um die Expression endogener Viren-DNA zu unterdrücken (LEUNG/LORINCZ 2012). Auch die Reverse Transkriptase (das Enzym, welches RNA in DNA rückschreibt) kann einigen Schaden anrichten (s.u.). Übrigens: einige dieser Elemente sind schon sehr alt, sie wurden ins Genom eingebaut, bevor sich die Entwicklungslinien von Mensch und Schimpanse trennten, so dass sie bis heute noch an einander entsprechenden Stellen im Genom sitzen.

à SINEs (short interspersed nuclear elements), z.B. die sog. Alu repeats („ALUs”), sind typischerweise 100–400 Basenpaare lange, häufig wiederholte und relativ frei im Genom verteilte DNA-Sequenzen. Die AluElemente entstammen dem 7-SL-RNA Gen, einem zellulären Gen, welches für einen Teil des sog. „signal recognition particle“ kodiert. Die Besonderheiten der Genstruktur bedingt, dass diese RNA – im Gegensatz zu proteinkodierenden mRNAs – ihren eigenen Promotor mit enthält. Wenn nun also in der Zelle durch ein integriertes Provirus Reverse Transcriptase vorhanden ist, so entsteht eine DNA-Kopie (eine sog. cDNA), die ggf. ins Genom integriert werden kann und dabei sofort wieder einen Promotor trägt, also transkribiert wird. Dies ist der Grund, dass sich dieses Element explosionsartig vermehren konnte: Primaten – und somit auch wir – tragen davon bis zu einer Million in ihrem Genom. ALUs sind bei heute aktiv, grob jeder 100ste Mensch trägt irgendwo in seinem Genom eine neue Kopie, wodurch sich zwei beliebige Menschen durch knapp 1000 Alu-Kopien (!) unterscheiden (XING et al. 2009). Es ist absurd zu postulieren, dass diese ALUs funktional sein sollen. Auch diese Familie ist – wie erwähnt – recht alt, daher gilt auch hier: Die Mehrzahl hat sich vor der Trennung von Mensch und Schimpansen ins Genom eingebaut, so dass sich die Evolutionsgeschichte auch anhand des Vergleichs der ALUs in den Genomen analysieren lässt.

à Tandem Repeats, die auch Satelliten genannt werden (der genaue Unterschied zwischen beiden Begriffen ist hier belanglos). Hier liegen die Wiederholungen auf dem Chromosom in direkter Folge hintereinander in mehreren bis Tausenden von Kopien. Unterschieden werden die Satelliten-Gruppen (nach der Länge der wiederholten Grundelemente) in Satelliten, Minisatelliten und Mikrosatelliten.

Da für diese Elemente – LINEs, ALUs, Pseudogene – die Entstehungsmechanismen bekannt sind (und beobachtet und nachvollzogen werden können; die Vorgängen sind dem Experiment zugänglich), ist evident, dass sie primär funktionslos sind. Aber Vorsicht! Die anfangs diskutierten Beispiele zeigen, dass man hier allzu schnell geneigt ist, mit menschlichen Maßstäben ans Thema heranzugehen. Machen wir uns klar: Die Evolution „weiß“ nicht, dass solche Elemente „eigentlich DNA-Müll“ sind, und dass sie diese darum „sinnvollerweise lieber beseitigen sollte“. Wenn solche Elemente im Genom sind, dann sind sie – ganz banal – zunächst einmal drin. Sofern sie tatsächlich funktionslos sind, unterliegen sie keinem Selektionsdruck. Sobald sie irgendeine Aktivität entwickeln oder auch nur irgendeine Wechselwirkung mit dem System – dem Organismus – besteht, entsteht ein Selektionsdruck. Und dabei ist es völlig gleichgültig, ob das betreffende DNA-Element zuvor „intakt“ oder „beschädigt“ oder „funktionslos“ war: Vorteilhaftes wird positiv selektiert, nachteiliges negativ.

Viele Pseudogene besitzen einen noch aktiven Promotor, sie werden also transkribiert; das Produkt ist aber funktionslos. Da die gebildete RNA derjenigen des Ursprungsgens ähnlich ist, kann es jedoch Interaktionen geben: Wenn die ursprüngliche Kopie intakt geblieben ist, kann die vom Pseudogen transkribierte RNA regulative Funktion übernehmen – und so ist es in einigen Fällen mittlerweile auch nachgewiesen (GERSTEIN/ZHENG 2007). Die einfache Frage, ob Pseudogene nun „Müll“ sind oder „funktional“, ist also differenziert zu beantworten: In den meisten Fällen ist es offensichtlich funktionsloser Ballast, in etlichen Fällen haben sie eine neue Funktion angenommen.

ALU-Repeats können erheblichen Schaden anrichten: Dadurch, dass sie in so hoher Anzahl vorhanden sind, können sie bei der DNA-Reparatur (FAZZA et. al. 2009, BELZIL 2007) oder während der Keimzellbildung die Rekombination der elterlichen Chromosomen stören, so dass es zu chromosomalen Veränderungen kommt. Durch ihre stetige Vermehrung und damit durch Integration ins Genom können sie Gene zerstören. Insbesondere können sie, wenn sie sich in Promotorbereiche hinein setzen, deren Aktivität verändern (JACOBSEN et al. 2009).

Nun hat sich während der Sequenzierung des Humangenoms etwas sehr interessantes gezeigt: Es hat vor wenigen Millionen Jahren einen erheblichen Aktivitätsschub der ALUs in unserem Genom gegeben, ablesbar an der Verteilung der Sequenzunterschiede zur Ursprungssequenz (s. Abb. 18 in LANDER et al. 2001). Berücksichtigt man zudem, dass etliche von ihnen in oder nahe bei Promotoren sitzen, wird klar, dass diese Periode hoher ALU-Aktivität Auswirkungen auf die Aktivität bzw. auf das Aktivitätsmuster menschlicher Gene gehabt hat. Es ist also sehr gut möglich, dass sie eine wichtige Rolle in unserer Evolution spielten.

Somit kann man wieder die eingangs gestellte Frage stellen: Sind ALUs denn nun „schädlich“, sind sie „parasitische DNA“ und somit „Feinde unseres Organismus“, oder waren sie „wichtige genetische Elemente“? Die Frage ist – so gestellt – sinnlos, denn es ist beides in gewissem Umfang zutreffend. Man kann es nur wiederholen: Erstens sind solch intentionale Ausdrücke unangemessen, weil sie die Natur des Evolutionsprozesses nicht angemessen widerspiegeln, sondern verzerren: Begriffe wie „parasitisch“ und „Feinde“ sind menschliche Kategorien, bei deren Anwendung auf die Natur man sehr vorsichtig sein muss. Zweitens ist ein „Entweder-Oder“ unangebracht – es kommt, so wie beim Gras und beim Weidevieh, immer wieder vor, dass beides gleichzeitig gilt. Wenn Lebewesen evolviert sind und sich in dieser Hinsicht grundlegend von technischen Apparaten unterschieden, so würde man auf dem Boden der Evolutionstheorie auch nichts anderes erwarten. Aber schauen wir uns schlussendlich die Gruppe der Tandem-Repeats noch etwas näher an.

Tandem repeats sind repetitive DNA-Elemente, die als solche Wiederholungen immer derselben Nukleotidsequenzen direkt hintereinander darstellen. Das Grundmuster kann von Fall zu Fall auch in leicht abgewandelter Form auftreten, wobei die jeweiligen Repeats umso häufiger im Genom vorkommen, je kürzer die Repeat-Elemente (also die „Wiederholungsgrundmuster“) sind. Ein Beispiel für ein trimeres (das heißt aus 3 Basenpaaren bestehendes) Tandem repeat wäre etwa die Sequenz „TACTACTACTAC“, in der die drei Nukleotidbasen Thymin, Adenin und Cytosin vier Mal auftreten bzw. repetiert werden. Der Anteil solch repetitiver DNAs im Genom der Säugetiere ist erstaunlich hoch. Etwa 50% der menschlichen DNA ist mittel- bis hochrepetitiv, besteht also aus den verschiedenen Repeat-Klassen.

Tatsächlich haben einige wenige repetitive DNAs sehr wohl eine sequenzabhängige Funktion, darunter auch Protein-kodierende Gene. Das Kollagen-Gen sowie die strukturell wichtigen (nicht-kodierenden) Repeats im Zentromer und an den Telomeren sind Beispiele dafür, und es gibt noch etliche andere Elemente im Genom, die repetitive Sequenzabschnitte aufweisen. Eines der eindrucksvollsten Beispiele eines kodierenden Repeats findet sich im Kollagen-Gen, dessen Struktur wohl mit die am meisten ausgedehnten repeats aufweist, die man heute in Protein-kodierenden Bereichen kennt (MATSUSHIMA et al. 2009). Im Prinzip bestehen die kodierenden Bereiche dieses Gens (die so genannten Exons) aus der sechsfachen Wiederholung immer derselben 9-bp-Grundsequenz, die für das Aminosäurentriplett Gly-Pro-Pro kodiert, also insgesamt aus 54 Basenpaaren bzw. einem Vielfachen davon (108 bp). Unzählige dieser 54-bp- oder 108 bpExons bilden in ihrer Gesamtheit das Kollagen-Gen. Infolge von Genmutation variiert die Abfolge zwar leicht, aber das repetierte Grundmuster ist signifikant und lässt sich in der Aminosäuresequenz deutlich erkennen (s. Abb. 5).

An der Struktur repetitiver DNA lässt sich oft deren Entstehungsmechanismus erkennen: Solche repeats entstehen durch illegitime crossover (oder andere Duplikationsereignisse), helical slippage7 während der Replikation sowie durch Verschmelzung unterschiedlicher Genbereiche (Domain shuffling).

Abbildung 5: Ausschnitt aus dem Gen, welches für das Kollagen kodiert. Oben ist ein Exon abgebildet, welches aus 54 Basenpaaren (bp) besteht. Darin sticht die 9-bp-Grundsequenz hervor, die für die drei Aminosäuren „Glycin- Prolin-Prolin“ kodiert. Dieses tritt in vielfältiger Variation mehrmals in Erscheinung. Das Gen besteht als Ganzes wiederum aus zahlreichen solcher 54-bp-Exons oder Vielfachen davon – ein klarer Hinweis auf seinen evolutionären Ursprung durch zahlreiche Tandem-Duplikationen in der Vergangenheit.

Da es sich bei den Mechanismen der Genduplikation und Genfusion um theoretisch verstandene und experimentell nachgewiesene Mechanismen handelt, ist im Fall des Kollagens folgendes Szenario wahrscheinlich: Die Nona-RepeatGrundeinheit entstand mehr oder weniger zufällig und wurde durch einen der genannten Mechanismen (Tandemduplikation) zu einem kurzen Repeat vervielfältigt. Daraufhin geriet es, wie ungezählte andere DNA-Abschnitte in der Evolution immer und immer wieder auch, unter die Kontrolle eines Promotors. Dieses Repeat kodierte nun für ein kurzes Protein mit repetitiven Tripeptid-Einheiten, welches die physikochemisch hochinteressante Eigenschaft hat, Triple-Helices bilden zu können. Daraufhin schloss sich eine Serie von Tandemduplikationen an, was den kodierenden Bereich entsprechend verlängerte. Da dieses Protein zufällig mit einer Signalsequenz verschmolzen war oder einem anderen extrazellulären Protein anfusioniert wurde, landete es im Extrazellularraum – dort bildete es Filamente, die die Matrix verstärken. Damit haben wir eine sequenzabhängige Funktion und einen Selektionsdruck, der das Repeat zwar modifizieren kann (Länge, Feinheiten der Zusammensetzung), als solches aber konservieren muss. Weitere Serien von Tandemduplikationen sowie auch Deletionen und Domain Shuffling Ereignissen modifizierten die Kollagen-Gene, so dass sie heute eine ganze Genfamilie bilden.

Das Kollagen-Gen ist also einer der eher seltenen Fälle eines für ein Protein kodierenden Repeats (MATSUSHIMA et al. 2009). Deren Persistenz im Genom ist ganz einfach durch Selektion zu erklären: Im Kollagen ist diese Dreierabfolge nötig, damit sich die typisch verdrillte, fadenförmige Molekülgestalt des Strukturproteins Kollagen in Sehnen und Bändern ausbilden kann. Somit sind nur wenige - und ganz bestimmte – Varianten möglich, die repetitive Struktur bleibt durch Selektion erhalten. Die meisten Repeats aber kodieren weder für ein Protein, noch für eine funktionale RNA. Ansonsten sind nur noch Zentromer- und Telomer-Repeats – sie sind wichtig für die Chromosomen-Struktur – prominente Beispiele für funktionale tandem-repetitive DNA.

Weshalb aber verbleiben auch die übrigen, nicht kodierenden und offenbar auch anderweitig funktionslosen „tandem repeats“ im Genom? Hier ist es die Dynamik des Genoms, die für ihr Wachsen und Schrumpfen sorgt. Sobald per Zufall in nicht-kodierender DNA ein kurzes Repeat entstanden ist, kann es durch sog. „unequal“ oder auch „illegitimes“ Crossover anwachsen. Ein weiterer Mechanismus ist die sog. helical slippage: Bei der DNA-Replikation öffnen sich die DNAEnden aus thermodynamischen Gründen immer wieder, um sich praktisch sofort wieder zu schließen. Wenn nun ein Repeat vorliegt, dann kann es dabei zu einem Verrutschen kommen, wodurch sich die Anzahl der Repeat-Elemente erhört. Dies liegt schlicht am Mechanismus der DNA-Replikation und -reparatur; funktionale Gründe liegen nicht vor. Wenn nun diese Repeats funktionslos sind, dann bringen sie weder Vor- noch Nachteile mit sich. Ergo entscheidet lediglich die Dynamik (bzw. die Statistik) der betreffenden Vorgänge, mit welcher Häufigkeit Repeats entstehen, wachsen, schrumpfen, verschwinden.

Um abermals Missverständnissen vorzubeugen: In dem Moment, da DNA Elemente - welche auch immer - entstanden sind, sind sie im Genom vorhanden und unterliegen einem Selektionsdruck, abhängig von ihrer Auswirkung. Sie mögen Genstrukturen und Splicing-Muster, Promotoraktivitäten und Chromosomenstrukturen, Rekombinationsraten und Genomstabilität beeinflussen oder auch nicht - je nach Art, Ort und Anzahl. Der Einfluss mag vor- oder nachteilig sein, je nach Auswirkung. Insofern ist die Frage nach „Funktion“ komplex und die Frage nach „Sinn“ eine sinnlose (TOMILIN 2008; GEMAYEL et al. 2010; PLOHL et al. 2008).

Vor einigen Monaten geisterten Nachrichten durch die Presse, die plötzlich alles infrage stellten. In zahlreichen populären Darstellungen heißt es, die Existenz von „Junk-DNA“ sei im Rahmen neuer Studien als Mythos entlarvt worden. Diese DNA sei, entgegen der Meinung der Evolutionsbiologie, keineswegs funktionsloser Müll, denn 80% der DNA erfülle „wichtige Aufgaben“ (ENCODE 2012; DE SOUZA 2012; QU/FANG 2013). Dies hat vor allem im Lager der Schöpfungsanhänger wahre Begeisterungsstürme ausgelöst und zu der überzogenen Behauptung geführt, das Junk-DNA-Konzept gehöre nun der Geschichte an (z.B. LUSKIN 2012; TYLER 2012; WORT UND WISSEN 2012). Solchen Behauptungen verleiht TYLER (2012) durch einen eigens illustrierten Grabstein Nachdruck (Abb. 6).

Abbildung 6: Das ENCODE-Projekt und das vermeintliche Ende des JunkDNA-Konzepts. Oder leben Todgesagte doch länger als erwartet? Aus TYLER (2012).

Dabei wurde vor allem eines deutlich – die biologische Unkenntnis derer, die solche Nachrichten unreflektiert aufschnappten und in einen Beleg für ein intelligentes Design umzumünzen versuchten. So amüsant TYLERs Polemik ist, so absurd ist sie auch. Behauptungen, wie dass fast alle Genom-Bereiche eine Funktion hätten, blenden kurzerhand sowohl die empirischen Belege, die dagegen sprechen, als auch die hochkarätig publizierten Kritiken am ENCODE-Projekt aus. Aber der Reihe nach: Was ist ENCODE und was wurde im Rahmen des Projekts eigentlich gezeigt?

ENCODE (das Akronym für: Encyclopedia of DNA Elements) ist ein Forschungsprojekt, das 2003 vom US-amerikanischen National Human Genome Research Institute initiiert wurde. Sein Ziel besteht darin, alle funktionellen Elemente des menschlichen Genoms zu identifizieren und das sog. Transkriptom zu charakterisieren. Durchgeführt wurde das Projekt von einem Forschungskonsortium, dem etwa 30 Arbeitsgruppen an verschiedenen Instituten angehören (DE SOUZA 2012; QU/FANG 2013). Im September 2012 erschien in der Fachzeitschrift „Science“ ein Artikel von Elizabeth PENNISI, worin es heißt, ENCODE habe nachgewiesen, dass 80% des menschlichen Genoms biochemische Aufgaben erfüllten. Diese Einsicht sei, so PENNISI weiter, der „Todesstoß für die Idee, dass unsere DNA überwiegend mit nutzlosen Basenpaaren angefüllt ist“ (PENNISI 2012).

Das Medienecho dieser reißerischen Schlagzeile war groß. Im „Scientific American“ etwa heißt es: „... der größte Teil des genetischen Codes zwischen den Genen kontrolliert wichtige Funktionen von Leben und Gesundheit.“ (Übersetzung: Die Autoren.) Dabei fiel kaum jemandem auf, was sich aus evolutionsbiologischer Sicht tatsächlich über Junk-DNA aussagen lässt und welch irreführenden Funktionsbegriff ENCODE ihren Studien zugrunde legte.

Um den Sachverhalt ins rechte Licht zu rücken: Die Messlatte für „Funktion“ wurde vom ENCODE-Projekt äußerst niedrig gehängt, wobei alles, wofür eine Funktion nicht strikt ausgeschlossen werden konnte, als „potenziell funktional“ deklariert wird. Insbesondere wurden DNA-Abschnitte schon als funktional erachtet, wenn diese nur in irgendeiner (wenn auch nicht unbedingt sinnvollen) Art und Weise aktiv sind. Wird etwa die DNA eines defekten Gens zu unnützer „Junk-RNA“ umgeschrieben, ist dies nach den ENCODE-Maßstäben bereits eine Funktion! Folglich wird jedes Stückchen DNA identifiziert, für das auch nur die geringste Chance besteht, dass es eine Funktion tragen könnte. Selbstverständlich kann man so vorgehen, um später die Funktionen nachzuweisen und zu ergründen – dieser Schritt hätte aber erst erfolgen müssen, und das ist im Presserummel um die ENCODE-Meldung komplett untergegangen. Aus diesem Grund wird das Projekt – genauer: der Tenor der ENCODE-Publikationen – von vielen Seiten heftig kritisiert. Eine kleine Auswahl dazu: TIMMER (2012); EDDY (2012); EDDY (2013); DOOLITTLE (2013); GRAUR et al. (2013). Insbesondere in der öffentlichen Wahrnehmung gehen „Funktion nicht mit Sicherheit auszuschließen“ und „(wichtige) Funktion nachgewiesen“ komplett durcheinander.

Bei alledem wird völlig übersehen, dass kein Biologe in den letzten 30 Jahren alle nicht-protein-kodierenden DNA-Bereiche zu „funktionslosem Müll“ deklarierte. Abschnitte, die Gene steuern, sind schon lange bekannt. Schon gar nicht wird behauptet, Junk-DNA entfalte keine wie auch immer geartete molekulargenetische Aktivität (also „Funktion“ im weitesten Sinne) – sie erfüllt, wie oben dargelegt, nur eben meist keine [strikt] sequenzabhängige Funktion – falls überhaupt.

Kürzlich widerlegte ein Forscherteam um Luis HERRERA-ESTRELLA vom Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) in Mexiko und Victor ALBERT von der University at Buffalo die Vorstellung, dass Junk-DNA für komplexes Leben wichtige Funktionen erfülle. Den Beleg dafür, dass der größte Teil der Junk-DNA verzichtbar ist, liefert die fleischfressende Wasserpflanze Utricularia gibba (Zwerg-Wasserschlauch, Abb. 7). Sie hat den Großteil dessen eliminiert, was normalerweise das Genom von Pflanzen ausmacht, nur noch 3% ihrer DNA bestehen aus Junk-DNA. Das bedeutet, dass auch ohne Junk-DNA eine voll funktionstüchtige, mehrzellige Pflanze überleben kann, die viele unterschiedliche Zellen, Organe, Gewebetypen und Blüten besitzt (IBARRA-LACLETTE et al. 2013).

Abbildung: Die fleischfressende Pflanze Utricularia gibba entledigte sich des größten Teils dessen, was das Genom von Pflanzen ausmacht. Dies legt den Schluss nahe, dass der größte Teil des Genoms höher entwickelter Lebensformen keine wichtige Funktion hat. © Alex POPOVKIN, lizensiert unter Creative Commons Namensnennung 2.0.
Quelle: www.flickr.com/photos/plants_of_russian_in_brazil/6754403777/

Für die Entbehrlichkeit eines Großteils nicht-kodierender DNA spricht auch das Ergebnis einer Studie, bei der zwei längere Abschnitte nichtkodierender DNA aus dem Genom von Mäusen entfernt wurden, was zu keinen merkbaren Unterschieden im Phänotyp führte (NÓBREGA et al. 2004). Solche Ergebnisse wurden von kreationistischen Autoren wie TYLER (2012) entweder komplett übersehen oder aber spezifisch ausgeblendet.

Ein weiterer Aspekt betrifft das sog. c-Wert Paradoxon (EDDY 2012; DOOLITTLE 2013 und die darin zitierten Publikationen): Der Komplexitätslevel eines Organismus verlangt eine gewisse Mindestgröße des Genoms, die bei komplexen Tieren größer ist als bei einfach strukturierten, bei letzteren jedoch immer noch größer ist als bei einzelligen Eukaryonten und bei diesen wiederum größer ist als bei Bakterien. Frei lebende Organismen brauchen ein größeres Genom als Parasiten, die viele ihrer physiologischen Funktionen über Bord geworfen haben usw. Umgekehrt jedoch korreliert die Genomgröße nicht mit der Komplexität der Lebewesen, hier gibt es keinen strikten Zusammenhang: Manche Fische haben ein dutzendfach größeres Genom als Säuger (uns inklusive); manche Einzeller (!) ein hundertfach größeres. Allein deswegen ist es schlicht unmöglich, dass überall in dieser gigantischen DNA-Menge Funktionalität herrscht. An diesen Erkenntnissen vermochten die Studien von ENCODE nicht zu rütteln, und es mehren sich die Wissenschaftler, die an der Interpretation der Studien von ENCODE massiv Kritik üben (s.o.). Die Identifikations-Parameter wurden allzu großzügig eingestellt.

Wie oben ausgeführt, ist aus evolutionärer Sicht die Herkunft und Existenz von Junk-DNA einfach zu erklären, aus Sicht der Neutralen Theorie wurde deren Existenz sogar vorausgesagt8 . Wie sich durch die Sequenzierungsprojekte ganzer Genome in den letzten Jahren herausgestellt hat, überschätzte OHNO zwar den Anteil, den Pseudogene am Genom einnehmen. Die meisten Pseudogene sind aber tatsächlich funktionslos im strengeren Sinne, d. h. ihre An- oder Abwesenheit macht keinerlei Unterschied aus. Mehr zu Pseudogenen findet man beispielsweise im TalkOrigins-Archive: Plagiarized Errors and Molecular Genetics.

Die ID-Anhänger freilich haben schon immer „gewusst“, dass Junk-DNA (zumindest teilweise) eine Funktion erfülle. Ja, die Funktionalität der vermeintlichen Junk-DNA sei aus Sicht der „Intelligent-Design-Theorie“ regelrecht vorhergesagt worden. Die Erwartungen „der Evolutionstheorie” [sic!] hätten sich dagegen nicht bestätigt. Bei MEYER (2004) lesen wir:

„Thus, ID says that we would expect to find function for junk-DNA because, in our experience, designers make things for a purpose. This leads to a POSITIVE expectation that junk-DNA will have function. Neo-Darwinism can do whatever it wants; ID has long-predicted that junk-DNA has function, and ID was right.“[9]

LUSKIN wiederum versichert uns (zitiert nach SCHU 2007):

„Intelligent design begins by studying the types of complexity produced by intelligent agents. We observe that intelligent agents produce things for a purpose, that is, to fulfill some function. This leads ID proponents to an expectation—yes, a prediction— that DNA will not tend to contain meaningless junk but will contain structures that have (or once had) a function for the organism. ID does not lead us to the expectation that our cells' DNA will be largely non-functional garbage.“[10]

Was die angeblich spezifische Voraussage von Intelligent-Design anbelangt, so fragt man sich, weshalb nach LUSKINs Ansicht nicht nur funktionale DNA, sondern auch DNA-Elemente, die „once had (!) a function for the organism“, im Genom des Menschen vorkommen (LUSKIN 2007). Darunter fallen funktionslose Pseudogene, für die OHNO (1972) den Begriff „Junk-DNA“ prägte. Ist dies ein „goalpostmoving“ 11? So wie die alles andere als spezifische Aussage, wieviel nicht-funktionale DNA im Genom ein Designer denn nun seiner Meinung nach da „purposeful“ abgelegt hat? Um die ISCID zu zitieren:

„An intelligent designer need not produce perfect designs - nor even functional designs.“[12]

Was also bleibt von der „spezifischen Voraussage“ des Intelligenten Designs noch übrig, wenn man die sich gegenseitig widersprechenden Aussagen von Intelligent-Design-Vertretern gegenüber stellt?

Um es kurz zu machen: Da ID-Anhänger behaupten, sie hätte gar keinen bestimmten Designer im Sinn, können sie logischerweise auch keine Aussagen bzw. Vorhersagen über seine Intentionen und Vorgehensweisen machen! Dementsprechend können sie auch nicht voraussagen, ob der oder die (?) Designer nicht auch unnötigen Firlefanz eingebaut oder einfach schlechtes Design produziert haben – und ob tatsächlich alles (oder das Meiste) eine Funktion haben muss.

Auch aus Sicht des biblischen Schöpfungsmythos, wonach Gottes Wege „unergründlich“ sind, lässt sich alles Mögliche – und das genaue Gegenteil – schlussfolgern. „Design“ ist nicht einmal semantisch klar definiert – niemand weiß, was „Design“ im Zusammenhang mit der Erschaffung der Arten konkret bedeuten soll. „Intelligent Design“ ist, um es in den Worten von KUMMER (2009, 153) zu formulieren, ein „metaphysischer Joker ohne Erklärungswert“, der sich schlicht überall einsetzen lässt. Eben weil mangels Kenntnis des postulierten Designvorgangs und dessen Randbedingungen keine konkreten, spezifischen Vorhersagen möglich sind, ist Design grundsätzlich unprüfbar und ein „Passepartout“, das pauschal die lästige Frage nach der Genese von Biosystemen abnimmt, den Sachverhalt aber letztlich verunklart statt erhellt.

Wie wir gesehen haben, ist vor allem die Begriffsverwirrung um „Funktion“, „Nutzen“, „DNA-Junk“ und „DNA-Müll“ verantwortlich dafür, dass die Diskussion um die Funktion genomischer Elemente immer wieder aus dem Ruder läuft - selbst unter Fachleuten. Betrachtet man die Elemente unter funktionalen Aspekten, so findet man:

- die "open reading frames" in Exonen: Das sind Bereiche, die für Proteine kodieren - sie tragen sequenzabhängige Information, die im genetischen Code abgelegt ist.

- Transkribierte Elemente, die zwar für keine Proteine kodieren, aber (sequenzabhängig) funktional sind: Sie üben regulatorische oder anderweitige Funktion aus. Hierunter fallen einige Pseudogene, tRNA- und rRNA-Gene, viele kleine RNAs usw.

- Nicht-transkribierte Elemente, die sequenzabhängig strukturelle oder regulatorische Funktion tragen. Hierunter fallen regulatorische Bereiche wie Promotoren, Terminatoren, Enhancer, Silencer, Centromer- und Telomerbereiche usw.

- Nicht-transkribierte Elemente, die sequenzunabhängige, strukturelle (selten auch regulatorische) Funktion tragen. Dies wären dann Introne, die differenziell gespleißt werden oder Spacer, chromosomale „Abstandhalter“, die aus strukturellen Gründen in der richtigen Länge an der richtigen Stelle sitzen müssen. Wenn wir Junk-DNA als „DNA mit keinerlei Sequenzabhängiger Funktion“ definieren, so ist dies Junk-DNA, aber mitnichten funktionslos.

All diese Elemente haben gemein, dass sie einem positiven Selektionsdruck unterliegen, eine Deletion oder eine signifikante Änderung durch Mutationen ist für den Organismus nachteilig.

- Dann gibt es DNA-Bereiche, die ohne jede Folge frei mutieren oder deletiert werden können. Das wäre Junk-DNA und darüber hinaus funktionsloser Junk, also DNA-Müll im engeren Sinne. Das bedeutet aber nicht, dass diese Bereiche keinerlei Aktivität zeigen: Sie können sehr wohl zu nutzloser RNA transkribiert werden. Und damit können sie in der späteren phylogenetischen Historie eine Funktion annehmen.

- Und letztlich: Selbst Elemente, die als solche definitiv funktionslos sind, können in der Evolution eine wichtige Rolle gespielt haben, z.B. indem sie - wie die ALU-Repeats in der menschlichen Evolution - durch ihr Springen Promotor-Aktivitäten verändert haben. Womit sich der Kreis zum Anfang des Beitrags schließt: Freunde oder Feinde? Nutzlos oder wichtig? ...

Nach Abwägung aller Fakten lässt sich also festhalten: Die Evolutionstheorie kann die Herkunft sowie die Persistenz von Junk-DNA im Genom mechanismisch gut erklären; deren Existenz ist im Rahmen der „Neutralen Theorie“ vorhergesagt worden. Dagegen liefert „Intelligent Design“ keinen Beitrag zur wissenschaftlichen Diskussion, geschweige denn konkrete Vorhersagen über Existenz, Herkunft und Ausmaß der Junk-DNA.

[1] Aus Sicht eines Ingenieurs ergibt das alles keinen Sinn – niemand kann behaupten, Ingenieure seien darauf angewiesen, ursprüngliche Organisationsmuster beizubehalten. Hier offenbart sich der Gegensatz zwischen Natur und Technik, Lebewesen und Artefakt: Artefakte werden einfach zusammen geschraubt. Solange sie nicht fertig sind, können Bauteile beliebig ausgetauscht, auf Teile, die in anderen Grundbauplänen eine tragende Rolle spielen, kann verzichtet werden. Lebewesen hingegen sind in jedem Stadium ihrer Entwicklung voll funktionsfähig (d.h. sie sind schon immer „fertig“), woraus sich aus evolutionärer Sicht die Notwendigkeit des Beibehaltens von Teilen der ursprünglichen Entwicklungsprogramme ableitet. Deshalb zählen transitorische Merkmale, die aufgrund ihres Baus noch ihre Primärfunktion verraten, diese inzwischen aber komplett verloren haben, zu den eindrucksvollsten Belege für eine stammesgeschichtliche Entwicklung, auch wenn den betreffenden Strukturen inzwischen eine sekundäre Funktion oktroyiert wurde.

[2] Dies sind relativ neu entdeckte Arten nicht-proteinkodierender RNAs: Also RNAMoleküle, die als solche (also als RNA) eine Funktion ausüben, ohne dass sie in Proteine translatiert werden.

[3] Das sind Sequenzelemente, welche insbesondere die Aktivität von Genen, und dabei auch die gegenseitige Abstimmung der Genaktivitäten zueinander regulieren.

[4] Diese Zusammenhänge sind komplex – in wenigen Worten: Ein proteinkodierendes Gen enthält notwendigerweise den Bereich, der tatsächlich für das betreffende Protein kodiert: den sog. Leserahmen. Daneben enthält es vor dem Leserahmen Steuerungselemente, den sog. Promotor. Bei Pflanzen und Tieren ist der Leserahmen zusätzlich meistens noch durch nicht-kodierende Abschnitte, die sog. Introne, unterbrochen. Der Promotor wird nicht in mRNA transkribiert, die Introne werden unmittelbar nach der Transkription entfernt (das sog. Splicen). Ergo kann ein aus mRNA in cDNA rückgeschriebenes Gen weder einen Promotor, noch Introne enthalten.

[5] Konsequenterweise gibt es für jede Organisationsstufe (oder –höhe) eine minimale Genomgröße, also eine ungefähre Anzahl von Genen, derer es bedarf, um ein entsprechend komplexes Lebewesen zu kodieren: Unter einem Megabasenpaar (MBp) für parasitische Bakterien, einige MBp für Bakterien, ein Dutzend MBp für einzellige Eukaryonten, 100 MBp für mehrzellige Tiere und Pflanzen. Interessanterweise gibt es aber keine Obergrenze, die mit der Komplexität der betreffenden Organismen korreliert wäre – dieses Faktum nennt man das „C-Wert-Paradox“. So hat Amoeba dubia, eine einzellige Amöbe, ein Genom von 670.000 MBp, das ist 200mal größer als unser Genom. In solchen Fällen lässt sich die Genomgröße durch nicht-funktionale „Junk“-DNA erklären, nicht aber durch physiologische, biochemische oder entwicklungsbiologische Notwendigkeit.

[6] Auf diese Weise schädigt das HI-Virus die sog. T-Helferzellen (wichtige Zellen des Immunsystems)

[7] Ein „Verrutschen“ der kopierenden Polymerase um eine oder mehrere Repeat-Einheiten. Dies kann in vitro, also im Labor, nachgemacht und untersucht werden.

[8] OHNO: “The points I wish to make are: 1) Natural selection is an extremely conservative force. So long as a particular function is assigned to a single gene locus in the genome, natural selection only permits trivial mutations of that locus to accompany evolution. 2) Only a redundant copy of a gene can escape from natural selection and while being ignored by natural selection can accumulate meaningful mutation to emerge as a new gene locus with a new function. Thus, evolution has been heavily dependent upon the mechanism of gene duplication. 3) The probability of a redundant copy of an old gene emerging as a new gene, however, is quite small. The more likely fate of a base sequence which is not policed by natural selection is to become degenerate. My estimate is that for every new gene locus created about 10 redundant copies must join the ranks of functionless DNA base sequence. 4) As a consequence, the mammalian genome is loaded with functionless DNA.” [Quelle: Ohno 1973, vollständige Literatur-Referenz bei Genomicron]

[9] „Daher sagt ID voraus, dass wir erwarten können, in Junk-DNA Funktionen zu finden, den nach unserer Erfahrung kreiert ein Designer Dinge zu einem bestimmten Zweck. Daraus können wir positiv die Erwartung formulieren, dass Junk-DNA eine Funktion hat. Der Neo-Darwinismus kann machen was er will; ID hat schon seit langem vorhergesagt, dass Junk-DNA eine Funktion hat und ID hat Recht behalten.“

[10] „Intelligent Design beginnt, indem verschiedenen Komplexitäts-Typen untersucht werden, die von unterschiedlichen intelligenten Akteuren produziert wurden. Wir beobachten, dass intelligente Akteure Dinge zu einem Zweck produzieren, also um eine Funktion zu erfüllen. Das bringt ID-Vertreter zu einer Erwartung, sogar zu einer Vorhersage: dass DNA prinzipiell zunächst einmal keinen bedeutungslosen „Schrott“ enthält, sondern Strukturen, die eine Funktion haben (oder einst hatten). Aufgrund von ID werden wir nicht erwarten können, dass ein Großteil der genomischen DNA funktionsloser Müll ist.“

[11] „Verschieben des Torpfostens“: Verändern der Spielregeln mitten im Spiel u. dgl.

[12] http://www.iscid.org/encyclopedia/Optimal_Design,_Argument_From, Zugriff 2.5.2013

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Gastbeitrag von Prof. Dr. Andreas Beyer und Dr. Martin Neukamm

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Biowissenschaften"

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Biographisches"

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Kurzgedanken"

Der "Myside Bias" - Fakten voreingenommen interpretieren.

Die obenstehende Aufgabe wurde Probanden in einer US-Studie vorgelegt. Spontan suggerieren die erfundenen Zahlen vielen Leuten, dass Waffenregulierung wirke, denn die 223 Städte, in denen die Kriminalitätsrate mit Waffenregulierung zurückging, stechen hervor.

Um die Daten korrekt bewerten zu können, müssen sie allerdings zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. In Städten mit Waffenregulierung liegt das Verhältnis zwischen niedrigerer und höherer Kriminalität bei etwa 3:1, bei Städten ohne Regulierung bei etwa 5:1. Im Durchschnitt war eine Stadt den Zahlen zufolge also ohne Waffenregulierung besser dran.

Als die Studienergebnisse von Dan Kahan et. al. ausgewertet wurden, stellten sie fest: Ob man der richtigen Antwort auf die Spur kommt, hat einerseits mit Rechenfähigkeiten zu tun. Doch als man sich die Antworten der rechnerisch kompetenten Probanden anschaute, zeigte sich: Es hat auch sehr viel damit zu tun, wie man zu Waffenregulierung steht.

Der erste Eindruck, dass Waffenregulierung wirke, war Linken sehr willkommen und wurde deswegen nicht sonderlich kritisch geprüft, weswegen Linke häufig die falsche Antwort lieferten. Rechten hingegen war er ein Dorn im Auge, und in der Folge prüften sie die Zahlen eingehend und stießen so häufig auf die richtige Antwort.

Der Versuch wurde in der Folge auch umgedreht, sodass die Zahlen nun zuerst suggerierten, Waffenregulierung wirke nicht, und bei genauerer Prüfung das Gegenteil zeigten. Nun ließen sich die Rechten in die Irre führen und die Linken entdeckten die Wahrheit. Als man den Versuch mit neutralen Themen durchführte, etwa zur Frage, ob eine Hautcrème Ausschlag heilt, lagen Linke und Rechte in ihrer Leistung gleichauf.

Inzwischen gibt es eine Metaanalyse von Peter Ditto et. al. mit 50 Studien, die allesamt dasselbe Muster zeigen: Linke und Rechte tendieren deutlich dazu, Schlussfolgerungen zu teilen oder abzulehnen, je nachdem, ob sie zu ihrem Weltbild passen und ob sie von jemandem aus ihrem Team oder von der Gegenseite geäußert werden.

https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1745691617746796?journalCode=ppsa&fbclid=IwAR1U32uYQHROpp5jmYsyocthrop3r4-6CRswaKqSAIX9P7_scz_Wv0AQF_U

https://cpb-us-w2.wpmucdn.com/u.osu.edu/dist/e/65099/files/2018/08/2017_Kahan_et_al_motivated_numeracy_and_enlightened_selfgovernment-q52qcx.pdf?fbclid=IwAR2VqA_pA6IbuuPd0DrGdMJmkhRCRkllfrGvF1QJ6SwFbm0kuyo9UozZKKk

Gastbeitrag von: Raphael Dorigo.

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Psychologie"

Vom 1.06.2022 bis zum 1.09.2022 habe ich in Pereira gelebt. Die Stadt ist zurecht bekannt für schöne Frauen, den Salsa und die lebensbejahende Art ihrer Einwohner im Allgemeinen. Leider bin ich nicht dazu gekommen viel zu fotografieren oder zu schreiben. Aber hier sind ein paar Bilder:

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Biographisches"

Ich bin heute über diese Video-Rezension gestoßen:

Ahmad Mansour behauptet in seinem Buch "Solidarisch sein!":

"alle Terroristen sind als Kinder unbeliebt gewesen."

(im Video ab 14.20 min).

Diese Behauptung ist sicher empirisch falsch. Formalisieren wir sie mal:

∀x(Fx→Gx)

Dabei steht F für "ist ein Terrorist" und G für "war als Kind unbeliebt."

Eine Konsequenz, die der Rezensent daraus zieht, ist die Folgende:

"Er hat jetzt also keine liebevolle Erfahrung gemacht von Seiten seines Vaters. Ist er jetzt also, in der Folge seines eigenen Argumentes, ein Terrorist?"
(im Video ab 16.30 min).

Diese Konsequenz würde nur folgen, wenn Mansour behauptet hätte:

∀x(Gx→Fx)

oder:

∀x(Fx↔Gx)

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Rezensionen"

“If you have to walk along a dark mountain path, don’t you prefer to have a flashlight to shine on the path ahead? I would suggest that it is possible to have that flashlight in life all the time. What does a flashlight give us? Light.

That is, a flashlight sheds light. It is like the faculty of attention—if we turn our full attention to something, we learn more about that thing. We are seeing it with more light. Our attention is our ‘flashlight.’ So it’s all about how much and how fun an attention we consciously bring to life. This quality of attention doesn’t make us hesitant, or slow to decide, particularly—just as the flashlight doesn’t make us hang back on the trail.

So, how do we get to the better quality of attention? With attention! That is, we turn our attention on our attention; we start by trying to see how we don’t pay attention. We sort of keep that light on ourselves. ‘Know thyself’ has been an honored ancient teaching, and it’s still a cornerstone of the world’s greatest philosophies. If you watch yourself honestly, in a detached way—not guilt-tripping yourself when you screw up—you gradually learn where it was that you were just blundering along, reacting sort of mechanically, and being asleep even as you were in your waking day. Another way to make this happen is by returning your whole attention to the present—to what’s happening now, in this moment, and this moment, and on—within yourself and around you.”

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Zitate"

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Zitate"

meine These: Unterschiedliche politische Auffassungen beruhen oftmals nicht auf unterschiedlichen normativen Überzeugungen, sondern auf unterschiedlichen faktischen Überzeugungen.

Man streitet zwar über eine moralische Angelegenheit("A ist gut"), aber die Kontroverse betrifft häufig nicht die normativen Prämissen ("Q ist gut"), sondern die faktischen Prämissen("A ist Q").

Hier ein paar Beispiele:

In der Frauenpolitik streiten Union und Grüne zwar um eine moralische Angelegenheit ("Frauenquoten sind gut"), aber die Kontroverse betrifft nicht die normative Prämisse ("Chancengleichheit ist gut"), sondern die faktischen Prämissen (Union: Frauenquoten verhindern Chancengleichheit, Grüne: Frauenquoten ermöglichen Chancengleichheit).

In der Energiepolitik streiten Union und Grüne zwar um eine moralische Angelegenheit ("Atomenergie ist gut"), aber die Kontroverse betrifft nicht die normativen Prämissen ("sichere Energie ist gut"), sondern die faktischen Prämissen (Grüne: Atomenergie ist nicht sicher, CDU einst: Atomenergie ist sicher).

In der Steuerpolitik streiten FDP und SPD zwar um eine moralische Angelegenheit ("Steuersenkungen sind gut"), aber die Kontroverse betrifft nicht die normativen Prämissen ("Eine Stärkung des Mittelstandes ist gut"), sondern die faktischen Prämissen (FDP: "Diese Steuersenkung entlastet den Mittelstand" vs. SPD: "Diese Steuererhöhung trifft die Superreichen und stärkt den Mittelstand").

In der Asylpolitik streiten LINKE und AfD zwar um eine moralische Angelegenheit ("Flüchtlingsaufnahmen sind gut"), aber die Kontroverse betrifft nicht die normativen Prämissen("Menschen in Not helfen ist gut"), sondern die faktischen Prämissen(LINKE: "Flüchtlinge sind Menschen in Not", AfD: "Flücht-linge sind großteils Sozialtouristen, unsere einheimische Bevölkerung ist in Not").

In der Innenpolitik streiten CDU und Grüne zwar um eine moralische Angelegenheit("ist das Kopftuchverbot gut?"), aber die Kontroverse betrifft nicht die normativen Prämissen ("Selbstbestimmung ist gut"), sondern die faktischen Prämissen (Grüne: das Kopftuch ist ein Ausdruck der Selbstbestimmung der Muslima, CDU: das Kopftuch ist ein Ausdruck der Fremdbestimmung der Muslima).

usw.

Wenn die von mir angebrachten Überlegungen zutreffen, sollten wir uns diese Umstände immer wieder bewusst machen. Die Bewusstwerdung kann dann auf mindestens drei Ebenen der Spaltung der Gesellschaft den Wind aus den Segeln nehmen:

(1) Häufig haben beide Seiten einer politischen Debatte teilweise Recht. Es ist in einigen Fällen beispielsweise wahr, dass Frauenquoten die Chancengleichheit erhöhen und in anderen Fällen ist es wahr, dass Frauenquoten die Chancengleichheit verringern. Und es ist in manchen Fällen wahr, dass ein Kopftuch die Selbstbestimmung einer Frau schwächt und in anderen Fällen ist es wahr, dass ein Kopftuch die Selbstbestimmung einer Frau stärkt. Wenn wir das verstehen, kann das helfen, den anderen besser zu verstehen und mehr die Grautöne zu sehen.

(2) Häufig sind wir uns in moralischen Grundüberzeugungen ähnlicher als wir das glauben. Politische Diskussionen sind oft moralisch aufgeladen. Das lässt uns glauben, dass unsere moralischen Grundüberzeugungen ("Q ist gut") mehr differieren als sie das tatsächlich tun. Wenn Grüne AFDlern vorwerfen, dass ihnen die Sicherheit von Flüchtlingskindern egal ist und wenn AfDlern Grünen vorwerfen, dass ihnen die Sicherheit des deutschen Volkes egal ist, dann ist das oft schlichtweg falsch. Unsere geteilten moralischen Grundüberzeugungen sind weitaus zahlreicher als uns das moralisierende Politikdebatten oftmals glauben lassen wollen.

(3) Häufig ist eine Konsensfindung prinzipiell möglich. Der Wahrheitsgehalt von normativen Propositionen ("Q ist gut") lässt sich schwer ausmachen. Wie denn auch? Zum Glück betreffen unsere Dissense aber oftmals nur deskriptive Überzeugungen ("A ist Q"). Hier kann man den Wahrheitsgehalt zumindest prinzipiell ausfindig machen. Es kann zum Beispiel prinzipiell empirisch herausgefunden werden, inwiefern und wo eine Frauenquote der Chancengleichheit mehr nützt oder schadet. Und es kann prinzipiell ausfindig gemacht werden, ob Atomenergie unserem Ziel nach sicherer Energie mehr zuträglich oder abträglich ist. Das heißt, dass prinzipiell eine Konsensfindung bei politischen Debatten möglich ist. Dafür müssten die Debatten aber ent-moralisiert und wieder mehr auf eine argumentative Ebene gehoben werden.

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Politik"

David Lewis umreißt seine berühmte These der Humeschen Supervenienz so:

„Die Humesche Supervenienz ist nach den Ehren des großen Leugners notwendiger Verbindungen benannt. Es ist die Lehre, dass alles, was zu der Welt gehört, ein großes Mosaik lokaler, einzelner Fakten ist, hier ein kleines Ding und dann ein anderes. […] Wir haben eine Geometrie: ein System von externen Relationen raumzeitlichen Abstands zwischen Punkten. Vielleicht sind es Punkte der Raumzeit selbst, vielleicht punktförmige Stücke von Materie oder Äther oder Feldern, vielleicht beides. Und an diesen Punkten haben wir lokale Qualitäten: völlig natürliche intrinsische Eigenschaften, die nicht mehr als einen Punkt benötigen, um aufzutreten. Kurz gesagt: Wir haben ein Arrangement von Qualitäten. Und das ist alles. Es gibt keinen Unterschied ohne einen Unterschied in diesem Arrangement von Qualitäten. Alles andere superveniert darauf.“
- David Lewis (1986a). Philosophical Papers. Volume 2. Oxford: Oxford University Press, S. ix-x. (eigene Übersetzung).

Lewis setzt hier zwei unhintergehbare Annahmen voraus:[1][2]

1. Die Welt wird von einem Netz raumzeitlicher, kategorialer Strukturen festgehalten.

2. Die fundamentalen physikalischen, intrinsischen und kategorialen Eigenschaften[3] der Materie treten an den Punkten dieses Netzes auf.

Alles andere in der Welt superveniert über der Verteilung dieser kategorialen Eigenschaften.[4] Daraus folgt, dass wenn eine mögliche Welt w₂ ein Duplikat der aktualen Welt w₁ in Bezug auf die metrischen Relationen und die Verteilung der fundamentalen physikalischen Eigenschaften ist, dann ist w₂ schlechthin ein Duplikat von w₁.[5] Und es folgt insbesondere, dass die Verteilung der kategorialen Eigenschaften die Naturgesetz- und Kausalbeziehungen in der Welt festlegt und nicht etwa umgekehrt:

- Naturgesetze: Die Verteilung der fundamentalen Eigenschaften legt Regularitäten zwischen diesen fest, die Naturgesetze sind insofern sie durch die Axiome oder Theoreme des besten Systems des Wissens beschrieben werden. Das beste System des Wissens ist diejenige vollständige Beschreibung der Welt, welche die beste Balance zwischen empirischem Informationsgehalt und Einfachheit erzielt.[6]

- Kausalität: Die Verteilung der fundamentalen Eigenschaften legt kontrafaktische Abhängigkeiten zwischen diesen fest, die Kausalbeziehungen sind. Etwas präziser sind zwei Ereignisse e₁ und e₂ kausal abhängig genau dann, wenn gilt: Wenn e₁ (nicht) eingetreten wäre, dann wäre e₂ auch (nicht) eingetreten.[7] Diese kontrafaktische Aussage ist wahr, wenn es mindestens eine mögliche Welt[8] gibt, in der e₁ und e₂ auftreten und die unserer aktualen Welt ähnlicher ist als alle anderen Welten, in denen e₁ eintritt, aber nicht e₂.[9] Die Ähnlichkeit der verschiedenen Welten in Bezug auf unsere hängt nur von der Eigenschaftsverteilung und den Naturgesetzen in der aktualen Welt ab. Deshalb gilt die humesche Supervenienzthese auch für Kausalrelationen.

Die kontrafaktische Theorie der Kausalität sieht sich mit internen Problemen konfrontiert. Siehe u.a Hausman (1996) zu "Epiphänomenen" und Schaffer (2000) zu "Präemptionen". Es gibt Versuche, diese Probleme zu lösen. Wie in der Philosophie üblich, ist jeder dieser Versuche wiederum mit Einwänden konfrontiert, sodass die Debatte andauert. Wenn man, wie wir, aber einen allgemeinen Blick auf die Humesche Metaphysik wirft, ist die eigentlich entscheidende Frage aber, ob die zwei wesentlichen Grundannahmen, auf welchen die kontrafaktische Theorie beruht, plausibel sind:[10]

(I) Kausalität als extrinsische Relation: Ob zwischen zwei Eigenschaften eine Kausalrelation besteht, hängt nicht von den Eigenschaften selbst ab, sondern davon, wie die Verteilung der Eigenschaften in der gesamten Raumzeit ist.

(II) Kausalität als kontingente Relation: Die Eigenschaft, die eine Ursache ist, bringt die Eigenschaft, die ihre Wirkung ist, nicht hervor.

Es gibt demnach auch keine dispositionalen Eigenschaften in der Welt. Beschreibungen von Dispositionen werden konsequent durch kategoriale Beschreibungen ersetzt. Die Humesche Reduktion von Dispositionen wird in drei Schritten vollzogen:[11]

(a) semantischer Schritt: Aussagen, die Objekten dispositionelle Eigenschaften zuschreiben, werden in kontrafaktische Konditionalaussagen übersetzt. Zum Beispiel wird die Aussage "Wasser hat die Disposition, dieses Stück Zucker aufzulösen" übersetzt in die kontrafaktische Aussage "Wenn dieses Stück Zucker in Wasser eingetaucht werden würde, dann würde es sich im Wasser auflösen".

(b) epistemischer Schritt: Der Wahrmacher dieser kontrafaktischen Aussage ist die Verteildung der fundamentalen, kategorialen Eigenschaften in der Raumzeit. Zum Beispiel ist die Aussage "Wenn dieses Stück Zucker in Wasser eingetaucht werden würde, würde das Wasser es auflösen" wahr wegen der Verteilung der fundamentalen kategorialen Eigenschaften insbesondere von Zucker und Wasser.

(c) ontologischer Schritt: Es gibt daher keinen Grund dispositionelle Eigenschaften als etwas, das es in der Welt gibt, anzuerkennen. Zum Beispiel wird die Aussage "Wenn dieses Stück Zucker in Wasser getaucht werden würde, würde es sich auflösen" zwar von etwas in der Welt wahr gemacht. Dieses etwas ist aber die Verteilung der fundamentalen, kategorialen Eigenschaften in der Welt. Die Annahme der Existenz von Dispositionen wird als ungerechtfertigt abgelehnt. Daher ist die Humesche Reduktion ein Eliminativismus in Bezug auf Dispositionen.

Der Schritt (a) tritt in der konditionalen Analyse von Dispositionen auf:[12]

D_(S,W)x ↔ (Sx ⎕→Wx).

Diese Formel besagt: Ein Objekt x hat die Disposition D unter der Stimulusbedingung S die Wirkung W zu manifestieren, gdw. gilt: Wenn x S ausgesetzt wäre, dann würde x W manifestieren. Diese konditionale Analyse wurde vor allem in den neunziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts angegriffen. Siehe v.a. Charles Martin (1994) und David Lewis (1997) für sog. "finkische Dispositionen". Sowie Mark Johnston (1992) und Bird (1998) für sog. "Antidotes". Es gibt jedoch starke Humesche Antworten auf diese Angriffe (Lewis 1997; Gundersen 2002; Cross 2005; S. 323ff; Sparber 2006).

Zusammenfassend sind Aussagen über Naturgesetze, Kausalität und Dispositionen nach Lewis letztendlich wahr aufgrund der Verteilung der fundamentalen Eigenschaften als Ganzes. Diese Verteilung selbst muss in der Humeschen Metaphysik aber als ein factum brutum vorausgesetzt werden. Sie ist etwas Ursprüngliches, mit dem sich alles Weitere erklären lässt, das aber selbst nicht innerhalb der Humeschen Metaphysik erklärt werden kann. Sowohl die Verteilung als Ganzes als auch die Existenz jeder Eigenschaft in ihr ist in diesem Sinne kontingent. D.h., generell gesagt, dass das Humesche Diktum gilt:

Humes Diktum: Es gibt keine de-re notwendigen Verbindungen bzw. modale Fakten in der natürlichen Welt. Dh. es gibt generell gesprochen nichts, das irgend-etwas in Bezug auf irgendetwas distinktes im Universum verändert (d.h. festlegt, steuert, hervorbringt, einschränkt, notwendig oder wahrscheinlicher macht, o.ä.).

An dieser Stelle liegt der Referenzpunkt zum namensgebenden David Hume, nach dem unser Glaube an notwendige Verbindungen in der Natur nicht rechtfertigbar ist. Denn erstens lässt sich dieser nicht deduktiv rechtfertigen – aus Ursachen lassen sich keine Wirkungen deduzieren. Zweitens lässt er sich nicht empirisch rechtfertigen – eine notwendige Verbindung zwischen Eigenschaften o.ä. wird niemals direkt beobachtet. Der erste Teil dieses Argumentes ist weitgehend akzeptiert. Der zweite Teil des Argumentes ist dahingegen Teil einer anhaltenden Debatte. Selbst wenn wir ihn akzeptieren, stützt das Argument aber nur die epistemische These, dass wir nicht gerechtfertigt sind, von notwendigen Verbindungen überzeugt zu sein. Es ist in der Literatur durchaus umstritten, ob der historische Hume auch die ihm oft zugeschriebene und ontologische Humesche These vertreten hat.[13]

Nichtsdestotrotz bezeichnet man heutzutage jede Metaphysik, welche die Existenz von notwendigen Verbindungen in der Natur bestreitet, als eine Humesche Metaphysik in einem weiten Sinne. In einem engen Sinne bezeichnet man damit die Supervenienzthese von Lewis sowie moderne Varianten von dieser.[14][15] Da es überhaupt keine notwendigen Verbindungen innerhalb einer Humeschen Metaphysik (sowohl in einem engen als auch im weiten Sinne) gibt, gilt das Prinzip der freien Kombinierbarkeit: Es ist für jedes Vorkommnis einer fundamentalen Eigenschaft möglich, an diesem festzuhalten und alle anderen fundamentalen Vorkommnisse zu variieren. Das Resultat ist stets eine metaphysisch mögliche Welt.[16]

Angenommen also, die Entwicklung der Verteilung der fundamentalen Eigenschaften in der Welt hat ihren Ursprung in einer Singularität - dem sogenannten "Urknall". Dann ist es nach der Humeschen Metaphysik möglich, gegeben einer Verdopplung des Urknalls in w₂, dass die Entwicklung der Verteilung der fundamentalen Eigenschaften in w₂ völlig verschieden von der in der aktualen Welt ist (Esfeld 2014). Trotzdem ist die Humesche Metaphysik, wie ich kurz argumentieren werde, mit einem Determinismus kompatibel.

Eine Standarddefinition von "Determinismus" ist diese:

(D) Ein System S ist deterministisch, gdw. es möglich ist, aus einer vollständigen Kenntnis der Rand- und Zustandsbedingungen von S zu einem beliebigen Zeitpunkt t alle anderen Zustände von S zu jedem anderen Zeitpunkt abzuleiten.

Das Universum ist demnach deterministisch, gdw. sich aus einer vollständigen Kenntnis der Naturgesetze und aller Eigenschaften im Universum zu einem beliebigen Zeitpunkt t (z.B. während oder unmittelbar nach dem Urknall) alle anderen Zustände des Kosmos (die komplette kosmische Evolution) deduzieren lassen. Es lässt sich widerspruchslos vertreten, dass die Humesche Metaphysik wahr und das Universum deterministisch ist.[17] Dann handelt es sich aber nur um eine nomologische Determination im Sinne von epistemologischer "Vorhersagbarkeit", nicht im Sinne von ontologischer Festlegung oder Steuerung durch die Naturgesetze.[18] Die Naturgesetze haben in der Humeschen Metaphysik somit nur eine deskriptive Funktion: Sie fassen am Ende der kosmischen Entwicklung markante Regularitäten zusammen. Da ihre Supervenienzbasis die Verteilung der fundamentalen Eigenschaften während des gesamten kosmischen Entwicklungsprozesses ist, stehen die Naturgesetze auch erst an dessen Ende fest.

Dass die Naturgesetze erst am Ende der kosmischen Entwicklung feststehen, führt zu zwei altbekannten Problemen für den Humeanismus im weiten Sinne. Das erste Problem nenne ich das "Erkennbarkeits-Problem". Es besteht darin, dass die wahren humeschen Gesetze für uns Menschen nicht erkennbar sind. Denn diese ergeben sich erst am Ende der kosmischen Entwicklung. Da wir Menschen uns selbst in dieser Entwicklung inbegriffen sehen, können wir diese – und daher die Gesetze – prinzipiell nie erkennen.

Eine naheliegende Reaktion auf dieses Problem lautet, dass der Humeaner sich auf einen Eternalismus festlegen soll, nach dem die vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Ereignisse gleichermaßen existieren. Der Eternalismus ist dem Präsentismus entgegengestellt, nach dem nur gegenwärtige Ereignisse existieren und dem Possibilismus, nach dem vergangene und gegenwärtige Ereignisse real sind. Die Kombination aus Humeanismus und Präsentismus oder Humeanismus und Possibilismus ist in der Literatur bereits als "Open-Future-Humeanismus" bekannt (Backmann 2016, Buckareff 2019, Friebe 2018 und Hüttemann 2013). Es liegt daher nahe, die Kombination aus Humeanismus und Eternalismus "Closed-Future-Humeanismus" zu benennen.

Die Idee hinter dieser Reaktion ist also die Folgende: Wenn sich der Humeaner auf einen Closed-Future Humeanismus festlegt, dann ist bereits die gesamte kosmische Entwicklung festgelegt. Qua Supervenienzrelation sind dann auch bereits alle wahren Gesetze festgelegt. Diese Reaktion verfehlt aber ganz offensichtlich das eigentliche Problem: Denn selbst wenn ontisch bereits das gesamte humesche Mosaik festgelegt ist, können wir epistemisch nur einen kleinen raumzeitlichen Ausschnitt daraus erkennen.

Das zweite, bekannte Problem ist das "Erklärbarkeits-Problem". Es besteht darin, dass humesche Gesetzestheorien nicht das folgende Desideratum erfüllen:

(EP) Wenn es der Fall ist, dass p ein Gesetz ist (nomischer Fakt), dann soll dies eine gute Erklärung dafür sein, dass es der Fall ist, dass p (subnomischer Fakt).[19][20]

Humesche Gesetzestheorien können dieses Desideratum nicht erfüllen. Denn humesche Gesetze sind nur bestimmte wahre Zusammenfassungen der kosmologischen Evolution. Wenn wir nun durch ein humesches Gesetz etwas in dieser kosmologischen Evolution (einen sub-nomischen Fakt) erklären wollen, dann erklären wir dieses etwas u.a. durch sich selbst. Humesche nomische Erklärungen sind in diesem Sinne zirkulär und deshalb keine gute Erklärungen.

[1] Lewis lässt in dem Zitat oben die Frage nach dem Verhältnis zwischen der Raumzeit und der Materie offen. An anderer Stelle äußert er eine Präferenz für die Position, nach der alle physikalischen Eigenschaften letztlich Eigenschaften an Punkten oder Gebieten der Raumzeit sind (Lewis 1986b, S. 76, Anmerkung 55). Es ist fraglich, ob diese Position in Lewis´ Metaphysik kohärent ist (Esfeld 2008b, S. 139): Denn die Materieeigenschaften sind nach ihm intrinsisch und können daher nicht mit den relationalen Eigenschaften der Raumzeit identisch sein.

[2] Esfeld 2008a, S. 325.

[3] Aus der Sicht der modernen Physik sind Ort, Impuls, Ruhemasse, Spin und Ladung Kandidaten für fundamentale physikalische Eigenschaften. Das kann sich im Laufe eines radikalen Theorienwandels aber ändern.

[4] Das heißt: Nur die raumzeitliche Relationen supervenieren nicht auf intrinsischen Eigenschaften und müssen daher zusätzlich zu den intrinsischen Eigenschaften als etwas Ursprüngliches anerkannt werden. Alles in allem ist die Humesche Metaphysik damit eine sehr ontologisch sparsame Metaphysik.

[5] Jackson 1998, S. 21.

[6] siehe Lewis 1973a, S. 72 – 75 und Lewis 1994, Abschnitt 3.

[7] Lewis 1973b und 2000.

[8] Lewis ist zwar modaler Realist. Seine Kausalitätstheorie ist aber nicht daran gebunden, dass man modaler Realist statt bloß modaler Instrumentalist ist (siehe etwa Armstrong 2004, S. 445; Loewer 2007a, S. 308 - 316.

[9] Lewis 1973a.

[10] Esfeld 2008b, S. 151.

[11] ebd., S. 141.

[12] Bird 2007, Kapitel 2.2.2.

[13] Siehe für eine gute Übersicht Psillos 2003, S. 19 – 56.

[14] Wie etwa die von Esfeld und Deckert 2017.

[15] Ward (2002) und Roberts (2008) entwickeln je eine Humesche Metaphysik im weiten, aber nicht engen Sinne.

[16] Beebee 2006.

[17] Eine Humesches Universum muss aber nicht deterministisch sein. Es kann auch probabilistisch, statisch oder derart sein, dass sich die Verteilung der fundamentalen Eigenschaften zwar entwickelt, es in ihr aber keine Regularitäten gibt. Im letzten Fall gibt es dann gar keine Naturgesetze oder Kausalbeziehungen in dieser Welt.

[18] Beebee 2000.

[19] Siehe zu der Unterscheidung zwischen nomischen und sub-nomischen Fakten Marc Lange (2009, S. 17f.).

[20] Siehe zu diesem Desideratum u.a. Dretske 1977, S. 262; Bird 2007, S. 86; Jaag und Schrenk 2020, S. 22.

Backmann, Marius (2013). Humean Libertarianism: Outline of a Revisionist Account of the Joint Problem of Free Will, Determinism and Laws of Nature. Frankfurt: Ontos-Verlag.

Beebee, Helen (2006). Does Anything hold the World Together? Synthese 149(3), S. 509 - 533.

Bird, Alexander (1998). Dispositions and Antidotes. The Philosophical Quarterly 48(191), S. 227 - 234.

Bird, Alexander (2007). Nature’s Metaphysics. Laws and Properties. Oxford: Oxford University Press.

Buckareff, Andrei A. (2019). Time, Leeway, and the Laws of Nature: Why Humean Compatibilists Cannot Be Eternalists. Metaphysica 20(1), S. 51 – 71.

Cross, Troy (2005). What is a Disposition? Synthese 144(3), S. 321 - 341.

Dretske, Fred (1977). Laws of Nature. Philosophy of Science 44(2), S. 248 - 268.

Esfeld, Michael (2008a). Die Metaphysik dispositionaler Eigenschaften. Zeitschrift für Philosophische Forschung 62(3), S. 323 - 342.

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Esfeld, Michael (2014). Mentale Verursachung und Dispositionaler Realismus. In: Anne Sophie Spann und Daniel Wehinger (Hrsg.): Vermögen und Handlung. Der dispositionale Realismus und unser Selbstverständnis als Handelnde. Paderborn: Mentis, S. 113 – 132.

Esfeld, Michael und Deckert, Dirk-André (2017). A Minimalist Ontology of the Natural World. London: Routledge.

Friebe, Cord (2018). Metaphysics of Laws and Ontology of Time. Theoria: An International Journal for Theory, History and Foundations of Science 33(1), S. 77 - 89.

Hausman, Daniel (1996). Causation and Counterfactual Dependence Reconsidered. Noûs 30(1), S. 55 - 74.

Hüttemann, Andreas (2013). Scientific Practice and Necessary Connections. Theoria 79(1), S. 29 - 39.

Gundersen, Lars (2002). In Defence of the Conditional Account of Dispositions. Synthese 130(3), S. 389 - 411.

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Ward, Barry (2002). Humeanism without Humean Supervenience: A Projectivist Account of Laws and Possibilities. Philosophical Studies 107(3), S. 191 - 218.

Philpapers
Stanford Encyclopedia of Philosophy

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Liste aller Blogbeiträge zum Thema "Metaphysik"

In den letzten drei Monate war ich primär an der Ostküste Kolumbiens reisen. Meine Homebase war dabei ein Airbnb in Santa Marta. Hier einige Highlights:

Tour durch den kolumbianischen Dschungel mit dem Highlight Ciudad Perdida:

Motorradtour durch die Bergregion von Magdalena:

Wanderung vom nördlichsten Punkt (Eintritt nahe Taganga) zum südlichsten Punkt (Los Naranjos) des Tayrona-Nationalpark. Ich habe viele Affen gesehen und an einsamen Karibikstränden gezeltet. Es war wunderschön!

Ich erlebe hier lieber Dinge als darüber zu bloggen. Allerdings habe ich nach meinem ersten Tag in Santa Marta einem guten Freund eine Nachricht geschickt. Diese gibt einen Einblick in mein Leben hier und kopiere ich hier gerne rein:

Heute war mein erster voller Tag in Santa Marta, gestern bin ich hier angekommen.

Gestern musste ich nach der Ankunft in meinem Airbnb warten, bis die Wohnung gesäubert ist. Also bin ich losgelaufen und habe die Stadt erkundigt. Am Placa Bolivar haben mich zwei Frauen - vielleicht 35 und 50 Jahre alt - länger angesehen und ich bin zu ihnen hin und habe sie angesprochen. Wir haben in einem wunderschönen Park Würfel gespielt, viel gesprochen und gelacht. Danach bin ich weiter gelaufen. Von einer älteren Dame wollte ich Wasser kaufen. Eine jüngere kam hinzu und wir wir begannen wieder uns zu unterhalten. Irgendwann fragte ich, ob den Michel (die jüngere Dame) die Tochter der älteren sei. Michel druckste ein wenig rum. Die ältere Dame erklärte mir, dass Michel hier als Prostituierte arbeitet und ihre drei Kinder durchfüttern muss. Sie ist Wirtschaftsflüchtling aus Venezuela. Ich sagte ihr, dass das kein Problem ist und ich Verständnis für ihre Situation habe, schenkte ihr ein Lächeln. Wir tranken ein Wasser, lachten wieder viel.

Heute habe ich sie wieder am Strand getroffen. Sie besitzt kein Handy und arbeitet nach Nachfrage, daher ist Kommunikation aus der Ferne oder Planung schwierig. Wir gingen zusammen zum Strand, aber nicht ins Wasser, da sie sich kein Bikini leisten kann.  Sie kuschelt sich an mich, ich mache ihr klar, dass sie das nicht machen muss, ich verbringe gerne Zeit mit ihr und habe zuhause Reis und Gemüse gekocht, wenn sie will, kann sie das Essen und sich bei mir duschen. Wir gehen zu meiner Wohnung und haben sex. Sie verlangt kein Geld, sie mag mich, mag, wie ich mit ihr umgehe, sagt, dass war ihr schönster Tag seit Jahren. Danach gehen wir zu ihren Kindern. Die drei (das älteste Kind lebt in Venezuela) leben in einem Raum, auf dessen Boden eine Matratze und an dessen Decke ein Ventilator ist. Mehr nicht. Das Zimmer befindet sich in einem Haus, in dem die Frauen auch arbeiten. Viele Leute schreien sich an, ohrfeigen sich, es riecht nach Marihuana. Michell ist erschöpft und legt sich hin. Ich passe stundenlang auf die Kinder auf. Obwohl die Kinder in so widrigen Umständen aufwachsen, steckt so viel Freude und Dankbarkeit in ihnen, wir sind für ein paar Stunden voller Leben. Vor Kurzem bin ich zurück zu meiner Wohnung gegangen. Es bleibt ein schweres Gefühl. Es gibt hier viele Leute, die Hilfe benötigen, ich werde nicht sie wählen und finanziell groß unterstützen. Aber es fühlt sich auch schwer an, in mein gutausgestattetes Airbnb zurückzugehen, während die anderen drei häufig hungrig auf einer Matratze in einem quasi-Bordell zu Bett gehen.

Aber vor allem bleibt ein positives Gefühl. Es waren erste 36 Stunden voller Begegnungen, voller Erlebnisse, voller schöner Momente.

Wenn ich Michelle das nächste Mal sehe, werde ich sie zu einem Menu del Dia einladen und ihren Kindern etwas zum Essen mitbringen. Und ich werde darauf bestehen, dass wir keinen Sex haben. Sie will Sex mit mir, sie ist eine von wenigen Frauen, die ich kenne und die noch promiskuitiver ist als ich das bin. Aber mein Gefühl sagt mir, dass es ihr gut tun wird, wenn ihr jemand etwas Gutes tut und dann keinen Sex von ihr Will; wenn ihr jemand ein schönes Erlebnis und Hilfe bieten möchte, ohne dafür eine Gegenleistung zu verlangen. Stattdessen werde sie fragen, ob sie mit mir bei Sonnuntergang und guter Musik am Strand tanzen möchte. Mein Gefühl sagt mir, dass sie wie ich auch ein Gefühl für die schönen Dinge im Leben hat; dass sie dabei viel mehr fröhlich im Moment und auch viel dankbarer für die schönen Dinge im Leben sein wird, gerade weil sie schon viel Schlimmes erlebt hat. Dass ich mit ihr viel näher an das komme, was mir im Zwischenmenschlichen wichtig ist, als mit Vielen, denen es materiell viel besser geht.

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