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Heureka - Oder: Wann jubeln Wissenschaftler?


Von Eva-Maria Engelen, Christian Fleischhack, C. Giovanni Galizia und Katharina Landfester

In der Jungen Akademie haben sich Wissenschaftler verschiedener Disziplinen zur Arbeitsgruppe "Heureka" zusammengefunden, um der Frage nachzugehen, wann in welcher Wissenschaft etwas als erwiesen gilt.

Heureka – Oder: Wann jubeln Wissenschaftler?© Anamcara - Photocase.comGibt es ein übergeordnetes Kriterium, das Wissenschaft "beweist"?
"Heureka", ruft die Forscherin, und hat eine Idee. "Heureka", noch mal, und wie im Zauber ist das Ergebnis aufgeschrieben. Und "Heureka!" schreien die Leser, begeistert, euphorisch, und die Welt ist um eine tiefe Einsicht reicher. Ein Traum? Eine Fiktion? Wann rufen wir wirklich? Reicht es uns beispielsweise als Lesern schon, wenn in der Tagespresse geschrieben steht: "Amerikanische Wissenschaftler haben festgestellt, dass..."? Wir könnten es uns leicht machen und blind glauben. Der Autorität sei Dank. Doch mitnichten.

"Herr Kollege, Frau Doktor, ich brauche Fakten, Bilder, Daten! Ich will Ihre Gedanken verstehen, und dann wissen - wissen, damit ich es nachvollziehen und dem Ergebnis Glauben schenken kann." Nur: Welches ist denn der Moment, an dem ich dem Gefundenen Glauben schenke? Ist es der Moment, in dem ich das Sternchen der Signifikanz über dem Balken entdecke, oder doch erst der, wenn ich spüre: "Mensch, die hat das Ganze gut gedacht und gut durchdacht; es ist so überzeugend, dass ich das jetzt genauso denke"? Woher wissen wir, dass und wann wir etwas wissen? Dies ist eine der ältesten Fragen der Philosophie. Wir - eine Gruppe WissenschaftlerInnen aus der Jungen Akademie, von Mathematik bis Medizin, von Physik bis Philosophie, von Kunstgeschichte bis Geschichtskunst, haben uns diese Frage neu gestellt. Es ging uns nicht um die Erkenntnistheorie und auch nicht um die Wissenschaftsgeschichte, denn dafür gibt es kompetente Spezialisten. Es ging uns um unsere Praxis im wissenschaftlichen Alltag, und zwar für jeden von uns in der eigenen Disziplin.

Gibt es ein übergeordnetes Kriterium, eine Ordnung, die uns sagt, inwieweit eine statistische Analyse als Beleg für eine Hypothese herangezogen werden kann, inwieweit ein Argument in der Philosophie stichhaltig ist, inwieweit eine Beweisskizze eine Vermutung in der Mathematik bestätigt? Sicher gibt es ganz unterschiedliche Methoden, mit denen Evidenz erzeugt werden kann. Wir lernen und lehren sie in Methodenkursen. Wir kategorisieren sie auch: Mathematische Methoden sind Beweise, Fehlerbalken oder Statistik. Bildliche Belege liefern Grafiken, Illustrationen und Tabellen. Als naturwissenschaftliche Erfordernisse gelten Kontrollexperimente, die unabhängige Reproduzierbarkeit von Experimenten oder die genaue Aufschlüsselung von Synthesevorschriften.

Autoritative Verweise umfassen Zitate, aber auch die Stellung der Zeitschrift in der jeweiligen Disziplin oder den Dank an Koryphäen. Eine solche Ordnung hat eine unmittelbare Plausibilität für sich, aber sie beantwortet gerade nicht die uns alltäglich beschäftigende Frage: "Was erzeugt die zwingende Logik dafür, dass der menschliche Geist die einzelnen gedanklichen und gegebenenfalls auch experimentellen Schritte für zusammenhängend betrachtet, so dass überhaupt davon die Rede sein kann, dass das eine ein Beleg, Beweis oder Argument für etwas sein kann oder es aber gerade widerlegt?" Um uns dieser Frage zu nähern, haben wir nach der Kategorisierung der Methoden versucht, verschiedene Ebenen der Evidenzgewinnung und -erzeugung im Forschungsalltag zu identifizieren.

Evidenzgewinnung

Zeitlich beginnt bei der eigenen wissenschaftlichen Tätigkeit alles mit dem Heureka-Erlebnis als subjektivem Evidenzerlebnis, das ein subjektives Erkenntnismoment für eine Vermutung, Hypothese oder für ein Argument umfasst. Dabei ist die Evidenz, die der Forscherin selbst zunächst gereicht hat, um eine neue Arbeit zu entwickeln, von den akkumulierten Evidenzen zu unterscheiden, die sie benötigt, um eine Hypothese oder Vermutung wirklich hiebund stichfest zu machen. Aus diesem ersten Schritt des subjektiven Evidenzerlebnisses erwächst entweder das Argumentationsdesign, um die Notwendigkeit begrifflicher Zusammenhänge zu zeigen, oder das Experimentdesign, um die Evidenz für die Hypothese zu erzeugen. Anschließend erfolgt eben in der Philosophie die ausführliche Argumentation, in der Biochemie das möglichst schlüssige Beweise erbringende Experiment oder in der Mathematik der Beweis, der die Vermutung bestätigt.

Evidenzerzeugung

Erst nach dieser zweistufigen "aktiven" Evidenzgewinnung können wir das Heureka-Erlebnis auch in den Lesern oder Zuhörern erzeugen. Hierfür präsentieren wir zunächst die abstrakten Ideen, Hypothesen, Konzepte und Vermutungen. Interessanterweise erfolgt dieser eigentlich abstrakte Schritt meist mittels konkreter Beispiele. Die Evidenz wird dem Leser oder Zuhörer dann über die Darstellung der Belege, Beweise und konkreten Ergebnisse vermittelt. Diese "passive" Evidenzerzeugung erfordert also, dass der Leser die logischen Verbindungen tatsächlich nach-denkt; ein Schritt, an dessen Beginn immer auch aktive Kreativität steht. Was aber passiert auf diesen Ebenen genau? Wann und wodurch ist unser Gefühl des Verstehens gerechtfertigt? Beim initialen privaten, subjektiven Heureka-Erlebnis steht sicher unsere Erfahrung als Wissenschaftler im Vordergrund. Für den zweiten Schritt der aktiven Evidenzgewinnung benötigen wir dann, wie bereits angedeutet, eine weitere entscheidende kreative Leistung: das Experimentdesign bzw. das Argumentationsdesign.

Experimentdesign

Das Experimentdesign enthält die Relevanzbeziehung zwischen der wissenschaftlichen Hypothese, dem vorgeschlagenen Experiment und dem Ergebnis des Experiments. Es ist entscheidend dafür, ob Evidenz erzeugt wird oder nicht, denn Daten allein stehen nur für sich. Die Evidenz, die sie erzeugen, entsteht erst durch die Forschungsfrage, also die Relevanzbeziehung im Experimentdesign, und nicht durch den Verweis auf Daten und Belege. Vor allem erlaubt es erst diese Relevanzbeziehung, anhand der experimentellen Ergebnisse die Hypothese eindeutig anzunehmen oder abzulehnen. Folglich entscheidet das Experimentdesign darüber, ob das Ergebnis eines Experimentes als Evidenz für die Aussage, die aus dem Experiment abgeleitet wird, ausreicht.

Die Ergebnisse sind also die Belege, die für eine Hypothese herangezogen werden, die aber noch nicht für sich die Evidenz zu erzeugen vermögen. So ist auch der statistische Test in einem Experiment ein methodischer Bestandteil, der allein mitnichten Evidenz erzeugt. Dennoch mag er für die Überprüfung des Experimentdesigns durch einen Statistiker vor der Durchführung eines Experiments, wie es oft in Biologie oder Psychologie praktiziert wird, erforderlich sein. Darüber hinaus sind auch andere methodische Vorschriften zu beachten. So sollten Versuche beispielsweise so geplant werden, dass möglichst viele Parameter gezielt kontrolliert werden können; auch muss die Zahl quantitativer Messpunkte richtig gewählt werden. Außerdem bedarf es, um Evidenz zu erzeugen, zudem der Stimmigkeit mit dem übrigen Fachwissen einer Disziplin. Es gibt in jedem Fach Regeln bzw. Konventionen, die als state of the art anerkannt und dann auch eingefordert werden. Erst in diesem Zusammenhang vollendet sich das Gefühl des eigenen Verstehens. Als Beispiel für solche Konventionen sollen die Evidenzstufen philosophisch-argumentativen Arbeitens aufgezeigt werden:
1. Eine These wird aufgestellt, oder transzendentale Bedingungen werden aufgezeigt.
2. Die Evidenz für die These wird durch Argumentation erzeugt, indem etwa gezeigt wird, dass ein Beispiel für den Beleg der These relevant ist. Dem Experimentdesign in den Naturwissenschaften analog ist das Aufzeigen begrifflicher Relevanzbeziehungen. Dafür werden Begriffsanalysen vorgenommen.
3. Der Heureka-Moment wird rein sprachlich hervorgerufen bzw. vermittelt. Argumente, Begriffsanalysen und Begründungen stellen dabei, anders als Datenbelege in den Naturwissenschaften, bereits notwendige, zwingende oder sehr wahrscheinliche Zusammenhänge dar.

Evidenzvermittler

Eine ganz andere Rolle als Argumente und Begriffsanalysen spielen beispielsweise Bilder oder Grafiken bei der passiven Evidenzerzeugung. Sie bilden lediglich Vermittler. Gleichwohl ist in der Praxis eine "Verbildlichung" der Beweisführung zu beobachten, insofern Bilder in Veröffentlichungen zunehmend an Stelle der Beweise vorgebracht werden. Dies ist gerade deshalb sehr bemerkenswert, da auch für bildgebende Verfahren gilt, dass die Evidenz einer Hypothese nicht durch das Bild geliefert wird, sondern durch das Experimentdesign und die in ihm enthaltene Relevanzbeziehung zwischen Hypothese, Experiment und Ergebnis. Oft sind Bilder, Grafiken und Statistiken also lediglich die Repräsentationen der Ergebnisse der experimentellen Arbeit. Dies ist keineswegs etwas Triviales: In der Teilchenphysik belegen Fotos von Zerfallsprozessen, dass ein bestimmtes Teilchen entstanden ist. Biologen zeigen Fotos von Zellen, die auf unterschiedliche Weise manipuliert wurden. Und auch in der Kunstgeschichte steht das, was Bilder sichtbar machen, in Relation zu den Betrachtungsformen, mit denen man an sie herantritt.

Bevor wir zu diesen Ergebnissen gekommen sind und damit das Buch "Heureka - Evidenzkriterien in den Wissenschaften" geschrieben werden konnte, haben wir lange über interdisziplinäre Missverständnisse diskutiert. "Natürlich können Experimente nur durch einen statistischen Test relevant werden!" sagt der Biologe. "Nein", widerspricht die Chemikerin: "wenn ich eine Substanz erfolgreich synthetisiert habe, ist sie entweder vorhanden oder nicht. Da brauche ich keine Statistik."

Lange haben wir auch an Begrifflichkeiten gearbeitet; dies ist ebenfalls ein häufiges Symptom im interdisziplinären Diskurs: Ist eine These der Beginn einer neuen Forschung? Oder das Ende? Oder etwa das Zentrum? Tatsächlich sind viele der Begriffe, die in diesem Kontext gerne benutzt werden (Beleg, Evidenz, Hypothese, These, Schlussfolgerung, Beweis) im Kern schlecht bzw. ungenau definiert und sie werden in der Praxis - und über die Disziplinen hinweg - unterschiedlich genutzt und interpretiert. Dies ist ein Quell unzähliger Missverständnisse. Darum haben wir unsere Beobachtungen durch ausführliche Fragebögen an Kolleginnen und Kollegen getestet. Die Ergebnisse haben wir im Band "Heureka", erschienen im Spektrum Akademischer Verlag, zusammengeführt. Hier gibt es für insgesamt 14 verschiedene Disziplinen je ein Kapitel, in dem die einzelnen Autoren die Frage nach dem Heureka-Erlebnis und nach den Evidenzkriterien für ihre Wissenschaft beantworten.

Die vielfältigen Antworten machen in ihrer Unterschiedlichkeit eines deutlich: es geht uns allen nur um das eine, nämlich herauszufinden, was die Welt im Innersten zusammenhält, und das in jeder Disziplin auf ihre eigene Weise. Dabei wissen wir: Selbst unsere Fachkollegen würden unsere Kapitel gerne noch ergänzen. Und daraus entstand für uns gleich wieder ein kleines, großes "Heureka".

Eva-Maria Engelen / Christian Fleischhack / C. Giovanni Galizia / Katharina Landfester: Heureka. Evidenzkriterien in den Wissenschaften. Ein Kompendium für den interdisziplinären Gebrauch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2010.


Über die Autoren
Eva-Maria Engelen ist Professorin für Philosophie an der Universität Konstanz.
Christian Fleischhack ist Professor für Mathematik an der Universität Paderborn.
C. Giovanni Galizia hat den Lehrstuhl für Zoologie und Neurobiologie an der Universität Konstanz inne und ist Direktor des Zukunftskollegs der Universität Konstanz.
Katharina Landfester ist Direktorin am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz.


Aus Forschung und Lehre :: November 2010

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