Leitmotive Wissenschaftlicher Theorienbildung

Dieser Band sollte zitiert werden als | LU This volume should be quoted as SHMUEL SAMBURSKY Ce volume doit être cité comme ERANOS 48-1979 AY À LEITMOTIVE WISSENSCHAFTLICHER THEORIENBILDUNG Wissenschaftliche Theorien sind Gedankensysteme, deren rationaler Charakter an ihrem logischen Aufbau zu erkennen ist. Beson| ders klar ersieht man dies aus den physikalischen Theorien, die eine mathematische Darstellung zulassen, welche die logische Struktur | des Ganzen deutlich widerspiegelr. Die Theorie geht von gewissen Voraussetzungen oder Behauptungen aus, die häufig als fundamentale Sätze formuliert werden. Aus diesen werden dann eine Reihe | von Folgesätzen deduziert, deren Konsequenzen man schliefilich | mit der Erfahrung vergleichen kann. Nun kônnte man sagen, daf auch die Anfänge der Theorie sich aus der Empirie herleiten; denn die grundlegenden Hypothesen des Forschers werden ja durch Erfahrungstatsachen angeregt. Dies ist aber nur bedingt richuig, denn bei näherer Betrachtung wird man fast immer feststellen kôn- | nen, daf die Awswabl dieser Tatsachen und die Art und Weise, wie | | ce SAMEURS VAS sich diese Auswahl im Kopfe des Theoretikers zu einer Behauptung kristallisiert, mit der die Theorie beginnt, von Motiven entschieden nicht-rationaler Natur diktiert ist, die mit mythischen Vorstellungen verknüpft sind. Die Geschichte der antiken Naturphilosophie ist das klarste Beispiel für den mythischen Charakrer der Leitmotive, die zur Bildung einer wissenschaftlichen Theorie führen. Denn im naturwissenschaftlichen Denken der Antike überdeckten sich noch weitgehend die Welt des Mythos und die der Ratio, und der Prozell der Ablôsung des rationalen Denkens von mythologischen Ideen und Begriffen vollzog sich im Laufe von Jahrhunderten und führte nicht zu einer vollständigen Trennung beider Welten. Man

denke an die drei oder vier Jahrhunderte von Thales und seinen mulesischen Nachfolgern bis Zenon und Chry sipp, den Begründern der Physik der Stoiker, deren Theorie von den mythischen ideen vorsokratischer Philosophen becinfluit wurd e. lan der Wissenschaft der Neuzeit, die seit der Renaissance von rationalen Überlegungen weitgehend beherrsc ht war, hegen die Zusammenhänge von rationalem Denken und irrationalen Vorstellungen zwar nicht so klar Zutage wie in der Antike, Die Geschichte der physikalischen Theorienbildung in den dreihundert Jahren von Galilei bis Einstein zeigt jedoch, daf auch in dieser Periode die groBen physikalischen Systeme, die auf ein umfassendes, die ganze Realität darstellendes Weltbild hinzielten, auf Vorstellungen und leitenden Ideen beruhten, die a priori logisch nicht begründbar und aus dei Erfahrung allein nicht beweisbar ware n. Die Leitmotive, die zur Aufstellung des jeweiligen wissenschaft lichen Weltbildes führten, waren viclinehr Glaubenssätze und unbe weisbare Überzeugungen, deren Berechtigung erst post fact um, nach dem Gelingen des ganzen Wurfes erkannt werden konnte, Manche dieser Glaubenssätze erfüllen die Funktion des Mythos der Antike. {in ersten Teil meines Vortrages will ich meine These an drei der Zeit der Vorsokratiker erläutern: An den Beispielen aus Lehren von Hera klit, Empedokles sowie Pythagoras und seine r Schule, deren Wirken eine Zeitspanne von etwa ; 50 Jahren umfa fr (550-400 v. Chr.) Heraklit hat wie kein anderer Philosoph der griechischen Antke den dauernden Wechsel betont, der das gesamte Gefüge des matericllen Universums kennzeichner, Dicser ewig e Wechsel ist das am meisten hervorstechende Phänomen der sichtbaren Welt, dessen ÂAnzeichen man an allen Gegebenheiten und Vorgängen am Himmel und auf der Erde erkennen kann. Einer der Sprüche Heraklits ist schon von Plat on bekanntesten Auszitiert: ,Heraklit sagc irgendwo, dal alles in Bewegung sei und daf nichts stilisteht, und, die existierenden Dinge mit dem Strô men eines Flusses vergleichend, sagt er, daf du niemals zwei mal in denselben Flu tauchen kannst.“! Ein anderer Ausspruch: ,Der 1 Platon, Kratylus 402 À Krieg ist der Vater aller Lesumouve 3 Dinge, der Kônig aller Dinge, die einen macht er zu Güttern, die anderen zu Menschen, die einen zu Sklaven, die anderen zu Freien“?, fiufc auf denselben Ged anken binaus, denn nKrieg“ ist Heraklits Metapher für die Her rschaft des Wechsels in der Wek . Dieser ewige Wechsel, dieser dau ernde Fluf aller Dinge ist aber nach Heraklit keine chaotisch e Erscheinung, sondern er wei st Merkmale auf, an denen das Wir ken eines Welgesezes, cines alluml assenden Planes oder einer mafhalten den Anordnung erkennbar ist. Das Mag, das alle Wec hsel innewohnt, verleihe thin die Subilität, die von entscheidend er Bedeutung für die Summe alle s physikalischen Geschehens ist. Dieses Mal, diese Proportionie rtheit aller Vorgänge, ist ein uni versaler Grundzug, der allen Din gen der Welt gemeinsam ist. Herakl it bezeichnet diese mychische, alle s cinigende und regelnde Gegebenhe it mit dem Wort »Logos“. Wenn man diesen Logos begreift, so wir d Man verstehen, dal durch sein Wirken die Vielfalt der wechse lnden Erscheinungen zu eineme inz:gen, kohärenten Komplex wir d. Die Menschen jedoch, bet ont FHeraklit, verstehen weder den Logos noch seine Bedeutung als Schopter des Germcinsa men, dessen Walten auch den Menschen cie sie cinigende Vernunft verleiht. Dies ist der Sinn der bciden wichtigsten der uns erhaltene n Fragmente: Die Menschen haben kein Verständnis für den Logos, wie ich ihn beschreibe, weder che Sie davon gehôrt haben, noch nachher. Denn obwohl alle Din ge gemäË dicsem Logos geschchen , sind die Menschen, als wären sie ohne Erfahrung.“ Und ferner: »Daher muf man dem Gemein samen folgen: aber obwohl der Logos pemeinsam ist, leben die meiken haben, das nur ihnen eigriet.“? Sen 50, als ob sie ein Den Das Walten des mychischen Logos erk ennt man nach Heraklit am simultanen Auftreten und inhäre nten Zusammenhany entgegeng esetzter Tendenzen des kosmische n Geschehens. Die antithetisch en Spannungen, die man an vielen Naturvorgängen beo bachtet, verBleicht Heraklit in seinem ber ühmten Bild des gespannten Bog ens oder der gespannten Saite einer Leier; ohne die Spannung und die 2 Hippolye., Refue. IX, 9,4 3 Sextus, ady, math. VIR, 132

ihnen innewohnende Harmonie des Entgegengeserzten gäbe es kein Geschehen, keinen Wechsel, der eben in der Auslôsung dieser Spannung besteht. Diesen Aspekt der simultanen Gegensätzlichkeit in der Natur habe ich in einem meiner ersten Eranos-Vortrâge besprochen. Andere Fragmente von Heraklit illustrieren in verschiedenen Formulierungen die Einheit der Gegensätze, so z.B. ,Der Weg aufwärts und abwärts ist ein und derselbe“*, oder die entgegengesetzten Wirkungen ein und derselben Dinge, z.B. »Das Meer ist das reinste und das unreinste Wasser, es ist trinkbar und heïlsam für Fische und untrinkbar und verderblich für Menschen“.® Und schliefilich: , Verbundenes ist ganz und nicht ganz: etwas, Was vereint und getrennt ist, was im Gleichklang und im Zweiklang ist; aus allem kommt Einheit, und aus der Einheit alles.“* Mit anderen Worten: Alles Zusammengefalte besteht wesentlich aus Gegensätzen; ferner kann es sowohl als ein Ganzes als auch als eine Komponente des Ganzen aufgefafit werden. Miteinander verbundene Dinge kônnen als eine Einheit gesehen werden, während eine Einheit als Summe vieler Komponenten oder Aspekie dargestellt werden kann. Eine andere Metapher Heraklits für das allem Wechsel zugrunde legende und einheitliche Maf der Dinge, oder anders ausgedrückt, eine konkrete Darstellung des abstrakten Logos, ist das Feuer, das den ewig mafhaltenden Wechsel der Weltordnung symbolisiert. In einem Fragment heilt es: ,Diese Weltordnung schuf weder einer der Gôtter noch einer der Menschen, sondern für immer war, ist und wird sie sein, ein ewig lebendes Feuer, nach Mafen aufflakkernd und nach Mafen erlôschend.“” Das Feuer, die dauernde Quelle aller Narurprozesse, dessen Brennen zwar kein konstanter, aber ein regulärer Vorgang ist, verkürpert die Herrschaft des Males im Wechsel der kosmischen Erscheinungen, die stabilisierende Leitmative $ Macht des Logos. Das Feuer bestimmt die Struktur und das Verhalten der Dinge, durch die sowohl die Gegensätze als auch die Éinheit dieser Gegensätze erhalten bleiben. Aus einem anderen Fragment scheint hervorzugehen, daf dieses Feuer, das alles Geschehen steuert, gôttlichen Ursprungs ist: ,Der Blitz steuert alle Dainge.“* Andere Fragmente deuten auf die Éigenschaft des Feuers als der kontinuierlichen Grundlage aller Wandlungen hin, denen die Materie unterliegt, das Wasser der Meere und die Erde mit eingeschlossen. In diesem Sinne mu man auch das bekannte Fragment verstehen: , Alle Dinge sind ein Austausch für Feuer, und Feuer für alle Dinge, wie Waren für Gold und Gold für Waren.“? Die vielleicht absichdich schwere Verständlichkeit der heraklitischen Aussprüche zwingt fast immer zu verschiedenen Interpretationen, und das zulerzt zitierte Fragment kônnte auch so gedeutet werden, daf Heraklit dem Feuer die Rolle eines Elements zugeschrieben hat, ähnlich wie Thales dem Wasser oder Anaximenes der Luft. Jedenfalls tritt es bei Empedokles als eines der vier Elemente auf, aus denen sich alle Materie zusammensetzt. Schliefilich môchte ich darauf hinweisen, daf nach Heraklit auch die menschliche Seele aus Feuer besteht, und dal dieses Feuer der Seele eng mit dem kosmischen Feuer zusammenhängt. Auf diese Weise wird auch der Mensch mit seinen Eigenschaften und Wandlungen zu einem integralen Teil des Kosmos, und die Anthropologte wird zu einem Kapitel der Kosmologie. Die Weisheit des Menschen besteht im Erfassen des Logos, im Erkennen der gemeinsamen Struktur der kosmischen und menschlichen Vorgänge, und seines materiellen Aspekts, des Feuers. Heraklits häufig kryptische AuRerungen wurden zur Grundlage einer wissenschaftlichen Betrachtung der Dinge, die sowohl Physik wie Ethik umfafit. Zweihundert Jahre nach seinem Wirken hat Zenon, der Begründer der stoischen Philosophie, diese poetisch 4 Hippolyt., a.u.Q., EX, 10, 4 $ A.4.0. IX, 10,5 6 De mundo, 396b 10 7 Clemens, Strom. V, 104, 1 verbrämnten Ideen zur Basis einer Wissenschaft gemacht, die eine Generation später durch Chrysipp weiter ausgebaut wurde, Der 8 Hippolyt., 4.4.0. IX, 10,6 9 Plutarch, de E, 388 D

heraklitische Mythos als Leitmotiv der wissenschaftlichen Theorie der Stoiker ist trotz der nur fragmentarisch erhaltenen Doktrin von Zenon und Chrysipp klar erkennbar. Diese Fragmente zeigen , daf die Begründer der Stoa an den zwei mychischen Begriffen Herakl its festhielten. Einerseits ist der Logos der Gestalrer der leicet sich die Physik der Stoiker her, sowie ihre Welt - von da Normen für das menschliche Handeln, von denen die stoische Ethik ausgeh t - und andererseits wurde auch die zentrale Stelle des Feuers beibe halen. Die schôüpferische Kraft des Feuers, das ,auf metho dische Weise zum Schaften schreitet“!, zeigt sich am gesamten Naturgesch ehen. Darüber hinaus wurde aber der Gedanke der Aktivität des Feuers systematisch erweitert. Seine wärmende Eigenschaft war der Ausgangspunkt einer Reihe von thermodynamischen Begriffen, mit denen die ersten Stoiker vor allem die Funktion der Wirme in organischen Prozessen darstellen. Cicero zitiert cinige dieser Aussagen: Es ist ein Naturgesetz, daf alle Dinge, die Nahru ng aufnehmen und wachsen, einen Vorrat an Wärme enthalten |...) Denn alles, was heiB und feurig ist, ist seine cigene Quelle der Bewegung und Akrivität {...]. Daraus mul man schliefien, daf dieses Elernent der Wärme eine vitale Kraft enthält, welche die ganze zieht.*!! Welt durch- Zur aktiven Natur des Feuers gesellt sich im stoischen System die der Lufr; ihre elastischen Eigenschaften, ikr Zusammenhang mit dem Atem und daher auch mit der Seele machen die Luft neben dem Feuer zum aktiven Element. Eine fundamentale Konzepuon der Stoiker war die Hypothese eines alldurchdringenden Substr ats, das aus einer Mischung der aktiven Elemente Feuer und Luft besteht des Pneumas. Das Pneuma mit seiner Spannkraft hat zwei primäre Funktionen. Seine totale, kontinuierliche Durchdring ung des gesamten Kosmos macht die Vielfalt der Dinge zu einem einzigen kohärenten Ganzen, und andrerseits verleiht es der formlosen Ürmaterie ihre verschiedenen Qualitäten, je nach dem kontinuierlich varierbaren Verhälinis der beiden Komponenten 10 Diogenes Laen., VII, 156 11 Cicero, de nat. deor. IX, 23 ff. Feuer und Leitmouve 7 Luft. An diesen beiden Funktionen erkennt man die Herkunft des stoischen Pneumas vom heraklitischen Logos und dessen Konkretisicrung als Feuer. Das Pneuma verleiht der Vielf alc der Erschein ungen eine einigende Kohärenz, und es reguliert und proportioniert die Gesamtheit des Wechsels. Das Pneuma schafft nichr nur die Kontinuitä t aller kosmischen Gegcbenheiten, sondern es ist auch der Ursprung der Kontinuität alles materiellen Geschehens, vermôge seiner Eigenschaft, eine Wechselbeziehung zwischen allen Vorgängen, auch den räumlich voneinander entfernten herzustellen. So erfährt der Logosbegriff Heraklits eine weitere Präzisierung in der stois chen Physik. Die einigende und regulierende Eigenschaft des Logo s wird zum alles verbindenden Kausalnexus, der Gesamtheit der Relationen von Ursache und Wirkung. Die Welt wird so zu einer Einheit, deren Ursa chenreihen miteinander verkettet sind, und zwar ist hier die Funktion des Pneumas als Medium, das die kausa len Bezichungen vermittelt, sowohl infolge seiner Konti nuität als auch der ihimiinnewohnenden Spannungen klar erkenntlich. Die Formulierung des Kausalgesetzes und die Begrunduny seiner universellen Geltung sowi Betonung und e die daraus folgende Doktrin des Determinismus war die Krônung der stoischen Kontinuumsphysik. Über den Determinismus der Stoiker und den Begriff des unerbitilichen Schicksals des gôttlichen und geordneten Ineinandergreifens der Folge aller Ereignisse habe ich schon früher in dicsem Kreise gesprochen, Ich will jetzt nicht näher darauf zurückkommen, denn in diesem Kont ext liegt es mir nur daran, kurz zu skizzieren, wie die mythischen Vorst ellungen Heraklits zum Leitmotiv der stoischen Naturwissenschaf t wurden, der dritten umfassenden wissenschaftlichen Theorie der Antike, nach der des Aristoteles und der auf dem Atomismus beruhenden Theorie der Epikureer. Etwa fünfzig Jahre jünger als Heraklit war Empe dokles, dessen Reifezeit in die Mitte des fünften vorchristlichen Jahrhunderts fälle. Die Besprechung der Lehre dieses sizilianischen Philosophen, in der sich naturwissenschaftliches Denken, myst ische Vorstellungen

und dichterische Kraft zu einer grofartigen Synthese vereinten, mu notwendigerweise summarisch sein, wenn sie sich aut den Rahmen unseres Themas beschriänken soil. Von Empedokles sind uns leider nur Fragmente zweier grofer Dichtungen erhalten, des Gedichts , Über die Natur“, das physikalischen Inhalts ist, und des Lesbmotsue y religiôs-mystische Vorstellungen mit physikalischen Ideen, wobei die ersteren zu Leitmotiven für die letzteren werden. Die religiôse Mysuk fand ihren poetischen Niederschlag wohl schon im 6. Jahrhundert v. Chr. und gelangte unter dem Sammelnamen ,orphische Dichtung“ im hellenistischen und neuplatonischen Zeitalter zu Gedichts ,Reinigungen“ (Katharmoi) oder ,Entsühnungen", grofier Bedeutung, vor allem aufgrund ihrer kosmogonischen mythologisch-religiôsen Inhalts. Sowohi die Unvoliständigkeit wie die poetische Form des uns Erhaltenen hat zu verschiedenen Interpretationen beider Gedichte und der Bedeutung ilires Zusammenhangs gefühn. Wenn ich mich an eine dieser Interpretationen halte, so bin ich mir bewult, daf ich strittiges Gebiet betrete. Mythen. In unserem Kontext ist der Seelenglaube der Orphik von Wichtigkeit wWegen seines Einflusses auf Empedokles. Die Scele ist gôutlicher Natur, und ihr ursprüngliches Dasein in vollkommener Rein- Diese Einschrinkung vorweggenommen, bieten beide Dichtunheit ist das Kennzeichen des oft besungenen Goldenen Zeitalters, das Pindar in einer seiner orphischen Oden mit der Allegorie der gen des Empedokles ein ideales Beispiel für irrationale Vorstellungen, die zu Leitmotiven für die Konzeption physikalischer Begrifte überirdischen Existenz verwandelt den menschlichen Kôrper, in wurden. Diese Gedichte handeln von einem Zyklus oder Kreislauf: dem sie eingeschlossen ist, in ein Gefängnis. Platon laft Sokrates Insel der Seligen beschrieben hat.!? Der Sturz der Seele von ihrer die ,Reinigungen“ beschreiben den Urzustand der Seecle, den sagen, daf die ,Anhänger des Orpheus“ glauben, die Seele tue Buffe Zustand ihrer Reinheit und Unschuld, ihren Sündenfall und ihre für ihre Sünden und der menschliche Leib halte sie getangen, ,bis Rückkehr zur Seligkeit, die durch Askese und andere Entsühnunsie geschuldete Strafe abverdient hat“. Die Sehnsucht nach der Erlôsung aus diesem Zustand und der Rückkehr zum gôulichen Dasein hat zur Askese der orphischen Sekte geführt, die vor gen ermôglicht wird. Das Gedicht , Über die Natur“ schildert einen kosmologischen Kreislauf. Der Zustand der Liebe hält die materielle Welt in einer alles einigenden Kugel zusammen, die dann durch das Éindringen und Überhandnehmen des Streites gesprengt wird, woraus sich die Vielfalt des physikalischen Geschehens entwickelr. Diese wird dann wiederum infolge der wachsenden Vorherrschaft der Liebe zu einer Einheit. Eine plausible Annahme ist, daf bei diesem offenkundigen Parallelisrmus beider Zyklen der mythische Kreislauf der Seele die primäre Vorstellung war, aus der Empedokles seinen kosmologischen, durch zwei entgegengesetzte Mächte bestimmten Kreislauf entwickelte - durch die Liebe und den Streit. Diese beiden Mächte sind die Vorbilder zweier physikalischer Begriffe, der Anzichungskraft und der Abstoflungskraft, welche die Physik der Neuzeit weitgehend beherrscht haben und noch heute beherrschen. Auf diese Weise verbinden Empedokles’ Dichtungen im Zeitalter des Übergangs von der Mythologie zum wissenschaftlichen Denken allem in strenger Enthaltung von jeder Fleischnahrung bestand, die ja mit BlutvergieBen verbunden ist. Im orphischen Mythos haben die Titanen diese Ursünde begangen, als sie das Kind Dionysos zertleischten und verzehrien. Bei Empedokles ist die Ursünde verallgemeinert und wird mit dem BlutvergieRen überhaupt und insbesondere mit dem Genuk von Fleisch assoziiert. Nach diesen Andeutungen des orphischen Ursprungs der ,Entsühnungen“ von Empedokles môchte ich einige typische Zitate aus dieser Dichtung bringen. Zunächst die Schilderung des Urzustands der Seele: ,Bei ihnen gab es noch keinen Gott des Krieges oder des Schlachigetümmels, keinen Kônig Zeus oder Kronos oder Poseidon, sondern Liebe war die Kônigin [...]. Da wurde kein Alrar mit reinem Stierblut getränkt, denn dies galt den Menschen als 12 Pindar, Olymp. Oden Il, 61 ff. 13 Platon, Aratylos 400 B-C

Wesentliche môchte ich hier zitieren: ,Zweierle: will ich dir künden. Einmal wächst ein einziges Sein aus Mehrerem heran, ein andermal scheidet es sich wieder und wird so aus Einem zu Mehrerem, Zweifach ist also der sterblichen Dinge Entstehung, zweifach auch ihre Abnahme [...]. Und diese ständige Wandlung kommt nimmer zur Ruhe: bald vereinigt sich alles zu Einem durch die Liebe, bald aber trennen sich wieder die einzelnen Stotfe im Haf des Streites. Insoweit [...]aus dem Zerfall des Einen wieder Mehreres entwächst, entstehen sie, und ihr Leben bleibt nicht unverändert; insofern aber ihre ständige Umwandlung nie aufhôrt, bleiben sie während des Kreislaufs unveränderlich [...] Feuer, Wasser, Erde und der Luft unendliche Hôhe; von diesen aber abgesundert der unselige Streit, der überall gleich gewichtige, und inmitten die Liebe, in Länge und Breite die gleiche [...]. Diese alle sind gleich stark und von gleicher Entstammung. Jedes aber von ihnen hat ein anderes Amt und sein besonderes Wesen, eins ums andere gewinnen sie Macht im Umlauf der Zeiten.“? Leimotuve 1} nach seinem natürlichen Ort hin, also z.B. das Streben schwerer K6rper nach unten, und die erzwungene Bewegung, deren Ursache auferhalb des Kôrpers liegt. Diese bezeichnet Aristoteles mit dem Namen ,Das Bewegende“ oder auch mit dem Terminus dynamis, also Kraft. In der Neuzeit hat Newton in der Einleitung zu seinem Hauptwerk den folgenden berühmten Satz formuliert: ,Der Kern der Physik besteht offenbar darin, aus den Erscheinungen der Bewegung die Kräfte der Natur zu erforschen und hierauf durch diese Kräfte die übrigen Erscheinungen zu erklären.“# Auch die Postulierung zweier gegensätzlicher Kräfce hat in der neuzeithichen Phynik eine lange Nachfolge gehabt, Lin der Mikrophysik sind es die Attraktions- und Repulsionskräfte der elementaren Teilchen, sowohl die der elektrischen Ladungen als die der im Atomkern zusammengehaltenen Partikeln, und in der Makrophysik die Gravitationskraft, die immer anzichend wirkt und die der universellen Fliehbewegung entgegengesetzt ist. Die lerztere ist die Folge des explosiven Urknalls, der zur Expansion unserer Welt Hierzu sei noch einiges bemerkt: Die beiden entgegengesetzten führte. In der heutigen Kosmologie spekuliert man über eine müglischen, und so wird eine enge Verbindung des Universums, des che Kontraktion des Universums, die seiner Expansion folgen kônnte. Das würde also ein Oszillieren kosmischer Mächte bedeuten, einen Weltproze, der aus nacheinander folgenden Phasen der Abstoflung und Anziehung besteht. Empedokles nimmt in seiner Kosmogonie diese zyklische Aufeinanderfolge von Liebe und Streit Naturkräfte werden von Empedokles als triebhafce Mächre aufgefat, analog den gegensätzlichen Gemütsbewegungen des Men- Makrokosmos, mit dem menschlichen Mikrokosmos hergestelle. Andrerseits aber sieht Empedokles die beiden Kräfte als kôrperlich an, als Gegebenheiten, die eine räumliche Erstreckung haben. Dies sind jedoch Umstände, die nur sekundär sind angesichts der wesentlichen Tatsache, daf hier zum ersten Mal in der Geschichte des physikalischen Denkens zwischen Stoff und Kraft unterschieden wird, zwischen der Materie, die aus unveränderlichen Elementen besteht, und dem bewegenden Prinzip zweier, miteinander in ewigem Kampf liegenden Kräfte. Der Kraftbegriff des Empedokles wurde so zum ersten Glied einer langen Kette von konzeptuellen im wesentlichen aus dem Grunde an, weil damit ein vollkommener Parallelismus von kosmischem Kreislauf und dem Zyklus der Seele statuiert wird. Dieser Parallelismus erscheint etwas forciert, denn Empedokles hätte ja auch ein simultanes dynamisches Gleichgewicht von Liebe und Streit postulieren kônnen, durch das der Weltprozel erhalten wird, ein Gleichgewicht ähnlich dem, das die heu- Entwicklungen, von der ich nur zwei weitere Glieder erwähnen will. Aristoteles Physik unterscheidet zweierlei Bewegungen: Die natürliche Bewegung als Folge des inneren Strebens eines Kürpers tige Mikrophysik annimmt. Wie ich schon vorher erwähnte, spricht dieser forcierte Parallelismus dafür, daf der primäre Gedanke in der Lehre des Empedokles der des seelischen Kreislaufs war; er diente als Vorbild für einen physikalischen Kreislauf, der zum Kern des wissenschaftlichen Begriffs der Kraft wurde. 19 Simpl., Phys. 138, 1 ff. 10 1. Newton, Die math. Prinzipien der Physik (1687), Einloitung

SchlieRlich sei die Lehre des Pythagoras als drittes der Antike entnommenes Beispiel dafür herangezogen, dal ein Mythos zum Leitmotiv für die Bildung einer Theorie wird. In diesem Falle ist das Wort »#Theorie« zu eng gefaft, denn es handelt sich darum, dafi eine ganse:wissenschafdiche Disziplin, nämlich die Mathematik, mit einem Mythos begann, der eine zentrale Stellung im pythagoreischen Denken und Handeln einnahm. Als Pythagoras etwa in der Mitte des sechsten Jahrhunderts v. Chr. seinen Geburtsort, die Insel Samos, verlie8 und nach Kroton in Unteritalien ging, war diese Umsiedlung mit der Griündung eines religiôsen Bundes oder Ordens verbunden, der, viele Wechselfälle überdauernd, noch zu Platons Zeit fortbestand. Die Entstehung und Anfangsperiode dieses Bundes ist in Dunkel gehüllt, und seine Glaubensartikel und Verhaltensregeln waren nur den Adepten bekannt, denen sie mündlich weitergegeben wurden. Die Annahme, daf dieser Geheimbund nach dem Vorbild orphischer Sekten gebildet war, ist durchaus naheliegend, denn auch bei den Pythagoreern spielt die Reinheït der Seele eine für ihren Lebenswandel richtunggebende Rolle, ein Lebenswandel, der sittlich-religiôse Ziele verfolgte und den übrigens auch Platon im Staat erwähnt. Die Seele kann nur rein sein, wenn sie einem Prozeli der Reinigung unterworfen wird. Über diese Reinigung spricht Platon verschiedenclich in seinen Dialogen. Im Sophist heift es, dal es zwei Arten von Reinigung gibt, die eine bezieht sich auf die Seele, die andere auf den Leib?!; und im Krarylos wird von den vier Wirkungsarten Apollons gesprochen, der Musik, der Manuk, der Medizin und der Kunst des Bogenschützen, die zusammen eine Harmonie bilden. In der Medizin und der Mantuk gebe es verschiedene Reinigungsmethoden, welche dieselbe Aufgabe haben - den Menschen an Leib und Seele rein zu machen.?? Ein Fragment des Musiktheoretikers Aristoxenos, cines Aristotelesschülers, sagt ausdrücklich: Leitmouve : »Die Pythagoreer praktizierten die Reinigung des Kôrpers mittels der Medizin und die der Seele mittels der Musik.“2 Der Hauptzweck dieser Reinigung der Seele war der, sie für die Betrachtung des Kosmos, also der harmonischen Anordnung des Universums, instand zu setzen. Die Bezeichnung ,Kosmos"“ für die Welt als ein geordnetes Ganzes soll zum ersten Mal von Pythagoras selbst eingeführt worden sein.* Dieser Begriff der Ordnung, die der Welt innewohnt, ist der zentrale Mythos der Pythagoreer, von dem ich vorher sprach. Da der Mensch ein integraler Teil dieser Weltordnung ist, kann er sich nur dann ihrer Betrachtung in vollem Malle hingeben, wenn auch seine Scele sich im Zustand der Ordnung befindet, in jenem ungetrübten Zustand, in den sie durch die angemessenen Reinigungszeremonien versetzt wird. Jetzt kann man auch verstehen, warum die Musik das geeignere Mittel ist, die Scele zu reinigen, denn die musikalischen Harmonien sind der Teil der universellen Harmonie, welcher der Sinneswahrnehmung des Menschen unmittelbar zugänglich ist. Das Anhôüren von Musik stummt die menschliche Seele auf die gesamte Harmonie der kosmischen Ordnung ab. Der Begriff der Ordnung ist nicht mit einer Qualität assoziiert, z.B. der eines materiellen Elements, sondern mit der Quantität, also, allgemein gesprochen, mit der Zahl. Die Zahl, und nicht die Materie, wurde so für die Pythagoreer zum Urgrund aller Dinge, und zwar nicht nur die ganzen Zahlen und alle anderen Objekte der Arithmetik, sondern auch die Proportionen, die sehr anschaulich durch geometrische Gegebenheiten, wie Verhältnisse von Strecken, dargestellt werden künnen. Das Studium arithmetischer und geometrischer Beziehungen wurde so, neben dem der Musik, zu einer der Formen der Kontemplation, die nach Pythagoras und seiner Schule dem Menschen die wahre Weltordnung erschliefu. In seinem Kommentar zu Euklid sagt Proklus: ,$o machte Pythagoras die Wissenschaft der Geometrie zu einer Form der Erziehuny zur Freiheit, indem er ihre Prinzipien in einer hôhcren Realitüt er26 Platon, Sophist 227 C 13 Aristoxenos, fr. 26 (Wehrli) 22 Ders., Krarylos 405 À 24 Aeuusll,:,u

Leitmotive forschte.“® Ergänzend muf man hinzufügen, daf ja die Geometrie als die angewandte Wissenschaft einer niederen Realität begann, nämlich der Landvermessung. Da ich schon häufig im Eranos über die Pythagoreer gesprochen habe, will ich mich jerzt mit einem Zitat von Aristoteles begnügen: ,Die sogenannten Pythagoreer beschäftigten sich mit Mathematik und waren die ersten, die diese Wissenschaft entwickelten. Durch ihr Studium kamen sie zum Glauben, daf die Prinzipien der Mathematik diejenigen aller Dinge seien. Und da die Zahlen von Natur aus die ersten dieser Prinzipien sind und sie glaubten, in ihnen viele Âhnlichkeiten mit Dingen, die sind und werden, entdecken zu künnen[...], so nahmen sie an, dal die Élemente der Zahlen diejenigen von allem seien und da das ganze Universum eine Harmonie oder Zahl sei.“?® Zahlentheorie und Geometrie wurden von den Pythagoreern als wissenschaftliche Disziplinen entwickelt, aus denen schlietilich in Antike und Neuzeit die Mathematik als eine der fundamentalen Wissenschaften hervorging, als Produkt der wahren Kontemplation, die den Mythos der Weltordnung zum Gegenstand hatte. Lim Griechischen heift Kontemplation ,theoria“ und ist gleichbedeutend mit Sehen, Schauen, was auch geistige Schau mit einbegreift. So wird der Ausspruch von Pythagoras verständlich, der das Leben mit den olympischen Festspielen vergleicht, die von drei Kategorien von Menschen besucht werden: ,Einige gehen dorthin, um in den Wettkämpfen Erfolge einzuheimsen, andere, um Handel zu treiben, die Besten aber kommen als Zuschauer; so sind im Leben die sklavischen Menschen Jäger nach Ruhm und Gewinn, aber die Philosophen erstreben die Betrachtung der Wahrheit.“? (el Zwei grundlegende und umfassende Ideen, die der Einheit und die der Eintachheit, haben gro$en Naturwissenschaftlern der Neuzeit thren Weg zu neuen Erkenntnissen und zur Aufstellung von neuen Theorien gewiesen. Diese beiden Ideen waren à priori nicht logisch zu begründen, und a posteriori konnten sie erst durch ihren Erfolg gerechtfertigt werden. Man kann mit einer gewissen Zuspitzung Finheit und Einfachheit in ihrer Anwendung auf die Naturforschung als Mythen bezeichnen, aber Mythen von grofier heuristischer Bedeutung für den Weg rationalen Erkennens. Ich beginne mit Galilei, der mit seiner Entdeckung der Fallgesetze die moderne Mechanik eingelcitet hat. Der Gedanke der Éinheit spielt bei ihm in zwei Zusammenhängen eine wichtige Rolle, einmal in seinem Kampf um die Unabhängigkeit der Naturwissenschaft und ihrer Etablierung als einem autonomen Bezirk menschlichen Denkens und dann in sciner Polemik gegen die aristotelische Physik, die zugleich auch die Physik der Scholastik war. Nach der Aufstellung des heliozentrischen Systems drehte sich ein Teil der Auseinandersetzungen der Anhänger des Kopernikus mit den Vertretern der Kirche um die Frage, wie verschiedene Bibelstellen mit der Hypothese von der Ruhe der Sonne und der Bewegung der Erde vereinbart werden künnen. Galilei, ein frommer Katholik, hat sich zu diesem Thema mehrfach geäuflert, z.B. in seinem Brief an Christina, die Grofiherzogin von Toscana. Der Kern seiner Ausführungen ist der: Es gibt nur eine Wahrheit, die uns jedoch in zwei Aspekten erscheint, in den Worten der Heiligen Schrife und in den Naturvorgängen; beide Aspekte haben ein und denselben Ursprung, nämlich das gôtiliche Wort. Galilei fährt nun fort: , Da es die Art der Schrift ist, dafi sie — um mit dem allgemeinen 25 Proklos, In Eucl., p. 6; (Fricdicin) 26 Aristoteles, Metaph. 98$b 23ff. 27 Diog. Laert., VIE, 8 Verständnis übereinzustimmen - viele Dinge sagt, die offenbar von der absoluten Wahrheit abweichen, insofern man die Schrift würtlich versteht, da aber andrerseits die Natur unerbittlich uad unwandelbar ist, die Grenzen der ihr auferlegten Gesetze niemals über-

schreitet und sich nicht darum kümmert, ob ihre verborgenen Gründe und Wirkungsarten dem Verständnis der Menschen zugänghich sind oder nicht: darum scheint es, da keine der Naturerscheinungen |...] in irgendeinen Zweifel gezogen oder bestritten werden kann, weil einige Stellen in der Heiligen Schrift - würtlich genommen — damit nicht übereinstimmen, Nicht alles, was in der Schrift gesagt ist, scheint der gleichen Genauigkeit verpflichtet zu sein, wie jede Naturerscheinung es ist; Goct aber offenbart sich in nicht geringerem Male in den Naturerscheinungen als in den heiligen Worten der Schrife. Dies môglicherweise meinte Tertullian, als er sagte: Wir behaupten, da8 Gott zunächst aus der Natur zu erkennen, dann aus der Lehre wicderzuerkennen sci — aus der Natur durch seine Taten, aus der Lehre durch seine Aussagen.“?# In dieser bemerkenswerten Argumentation hat sich Galilei zum Vertechter einer Auffassung gemacht, deren historische Konsequenzen bekannt sind. Nach dieser Auffassung gibt es selbstverständlich nur eine Wahrheit, aber in der Bibel wird sie in menschlicher Sprache ausgedrückt, die verschiedene Auslegungen zuläfit, während die Sprache der Natur eindeutig ist. Daf auch die Sinneswahrnehmungen Interpretationen unterliegen, daf auch die Schrift der Natur richtig gelesen werden mul - davon ist bei Galilei allerdings nicht die Rede. Jedenfalls war die von ihm nicht beabsichsigre Folge die, da es für die Naturwissenschaft vôlligirrelevant wurde, was in der Bibel geschrieben steht, und daf sie schlieflich zu einem autonomen, von der Vormundschaft der institutionellen Religion unabhängigen Gebiet menschlichen Denkens wurde. Von nicht geringerer Tragweite war Galileis Negierung mehrerer Grundsätze der aristotelisch-scholastischen Physik, darunter der Behauptung von der Dichotomie von Himmel und Erde. Er bestritt energisch die These von der Unveränderlichkeit der Himmelsregion als hervorstechendem Merkmal ihrer Vollkommenheit, im Gegensatz zur Veränderlichkeit der unvolilkommenen sublunaren Region. Die Unveränderlichkeit der Himmelskôrper wurde von Anistoteles damit begründet, daË sie aus dem fünften Element, dem 28 Siche: Der Weg der Physik (hrag. S. Sambursky, Zürich 1975), S. 184 Letmorive 19 unzerstôrbaren Âther bestehen, im Gegensatz zu den irdisch en Kérpern, die aus den vier wandelbaren Elementen Feuer, Wasser, Erde und Luft zusammengesetzt sind. Ferner seien die Bewegungen der Sterne kreisfôrmig, hätten also weder Anfang noch Ende und sind mit der ewigen Ruhe vergleichbar, während die Bewegungen irdischer Kôrper unregelmälig sind, einen Anfang haben und ein Ende nehmen, Galilei argumentiert gegen diese Auffassung von zwei Ausgangspunkten her, einem empirischen und einem prinzipiellen. Mit seinem Ende 1609 konstruierten Teleskop hatte er zu Beginn des folgenden Jahres mehrere bedeutende astronomische Entdekkungen gemacht, darunter auch die Existenz der Sonnentlecken. Diese wurden kurz danach von mehreren Astronomen unabhängig voneinander beobachtet und verschiedentlich gedeutet, darunter auch von dem jesuitischen Theologen und Astronomen Christoph Scheiner aus Ingolstadt, der behauptete, die Sonnentlecken seien Planeten, die in dem Raum zwischen Erde und Sonne um die Sonne kreisen. Galilei hingegen wies überzeugend nach, daf die Flecken sich dauernd verändern, entstehen, ihre Grôfe und Form ändern und sich dann auflôüsen. Die Flecken, so schlof Gallei, befinde n sich auf der Sonnenoberfläche, und ihre Bewegung rührt von der Rotation der Sonne um ihre Achse her. In seinen Brieten an Scheiner konnte er diesen richtigen SchluR mit den beobachteten Tatbeständen ausführlich begründen. Zwanzig Jahre später, im Jahre 1632, publizierte er den ganzen Sachverhalt in seinem Dialog über die zwei bauptsächlichen Weltsysteme, das ptolemäische und das kopernikanische.® Die Entdeckung und richtige Deutung der Sonnenflecken machte somit dem Glauben an die ewige Unveränderlichkeit der Himmelsregion ein Ende und wurde zu einem der Meilensteine auf dem Wege zur Erkenntnis der Einheit von Himmel und Erde, welche die aristotelische Zweiteilung dieser Regionen endgültig demolierte, In demselben Werk fafte Galilei das gleiche Thema von einer 29 Àa.O.,S. 218ÿ-287

prinzipiellen Sicht aus an.” In seinem brillanten Stil argumentiert er zugunsten der Überlegenheit der Veränderung gegenüber der Lertmotive 21 platoniker in Alexandria, antizipiert, der seinen Glauben an die Einheit beider von Gott erschaffenen Regionen physikalisch zu Unveränderlichkeit in der Kosmologie. Er läfit einen der Teilfundieren suchte. Die Sterne, 50 argumentierte er, sind feurige Kürper, und die Verschiedenheit ihrer Farben beruht auf der Verschi estreben anhôren, daff die Eigenschaften des Unbecinflufibaren, Unveränderlichen, Unwandelbaren usw. den Naturkôrpern, Die These von der Einheit von Himmel und Erde wurde im 6. Jahrnehmer am Dialog mit folgenden Sätzen beginnen: ,1ch kann nur mit grôfiter Verwunderung, ja mit grôfêtem innerem Widerwelche das Weltall zusammensetzen, als etwas Vornehmes und Vollkommenes zugeschrieben werden, und im Gegensatz dazu die Wandelbarkeir, Erzeugbarkeit, Veränderlichkeit usw. als etwas sehr Unvollkommenes gelten sollen. Ich für mein Teil halte die Erde für hôchst vornehm und bewundernswert gerade wegen der vielen verschiedenartigen Wandlungen, Veränderungen, Erzeugungen usw., die ohne Unterlaf auf ihr sich abspielen. Wäre sie im Gegenteil keiner Anderung unterworfen [...], so würde ich sie für ein auf der Welc unnützes Ding, für müfig und, um es gerade herauszusagen, für überflüssig erachten, so gut als wäre sie in der Natur gar nicht vorhanden; sie würde mir wie ein totes Wesen verglichen mit einem lebenden erscheinen [...]. Welche grôkere Torheit kann man sich vorsiellen, als wenn man Edelsteine, Silber und Gold für Kostbarkeiten erklärt, die Erde und den Schlamm aber für vôllig wertlose Dinge? Komimt es denn solchen Leuten gar nicht in den Sinn, daË, wäre die Erde so selten wie die hôchst geschäczten Kleinodien und Metalle, es keinen Fürsten gäbe, der nicht gérne eine Menge von Diamanten hingäbe, um nur so viel Erde zu erkaufen, als man braucht, um einen Jasminstrauch in ein kleines Gefäf zu pflanzen oder einen Pomeranzenstrauch zu säen, um zu beobachten, wie er keimt, wächst, so schônes Laub hervorbringt, so duftende Blüten und so liebliche Früchte!“ Galileis Kampf um die Einheit von Himmel und Erde, die beide veränderliche Erscheinungen einschlieBen, beschleunigte die Entwicklung, durch die sich im 17. Jahrhundert das neue physikalische Welrbild zu kristallisieren begann. Schon im sechsten Jahrhundert wurde Galilei durch Johannes Philoponos, den christlichen Neu30 4.4.0. S. 287-288 denheit des Brennstoffs, genau wie bei den irdischen Feuerquellen. hundert durch die Glaubenssätze der monotheistischen Religion motiviert, im 17. Jahrhundert durch ein neues, vom Rationalismus getragenes Weltgefühl. Von Newton an wurde diese These zu einer wissenschaftlichen GewifRheir. Ein anderes Beispiel für die Einheit als Leitmotiv wissenschaftlicher Theorienbildung ist die Überzeugung, da sowohl die organische wie die anorganische Natur von denselben Vorgängen beherrscht werden, die mit den Begriffen und Gesetzen der Physik und Chemie erklärbar sind. 1m 19. Jahrhundert nahm diese Überzeugung feste Formen an, nachdem durch die Arbeiten von Joule, Robert Mayer und Helmholtz das Gesetz von der Erhaltung der Energie als einer der Grundsätze der Naturwissenschaft aufgestellt wurde. Helmholtz hat seine klassische Abhandlung ,Über die Erhaltung der Kraft“ im Jahre 1847 publiziert (in welcher ,Kraft'im heutigen Sinne von ,Energie‘ benutzt wird), Zu Beginn spricht er davon, daf einer der môglichen Ausgangspunkte seiner theoretischen Überlegungen der Satz ist, ,daf es nicht môglich sein kônne, durch die Wirkungen irgendeiner Kombination von Naturkôrpern aufeinander in das Unbegrenzte Arbeitskraft zu gewinnen“.?! Helmholtz hat in den nachfolgenden Jahren den Satz von der Érhaltung der Energie immer wieder in wissenschaftlichen und populären Abhandlungen und Vorträgen ausführlich erläutert und begründer. Gleich grof als Physiker und Physiologe, hat er auch autoritativ die Gülrigkeit des Energiesatzes in der organischen Natur behauptet, z.B. in einem Vortrag, den er 1861 in London hielt.? Er betonte, daf die durch einen chemischen Prozel umgewandelte Energie unabhängig davon ist, auf welchem Wege dieser 31 À.a.0,,5. si6 32 Au.O.,S. $18-$22

Lertmotrve 13 + Prozel verläuft, und da8 auch lebende Kôrper unter demselben Hans Driesch zu Beginn unseres Jahrhunderts unter Berücksichti- Gesichtspunkt betrachtet werden müssen.” Nachdem er dies näher ausgeführt hat, sagt er zusammenfassend: ,Bis jetzt kônnen wir noch nicht beweisen, da8 die durch lebende Kôrper geleistete Arbeit genau den chemischen Kräften äquivalent ist, die in Bewegung gesetzt worden sind {...]; wir dürfen aber hoffen, dafi es in nicht zu ferner Zukunft einmal môglich wird, dies mit grôkerer Genauigkeit zu ermitteln [...]. Jetzt schon dürfen wir, glaube ich, mit grofer Zuversicht vermuten, dail das Gesetz der Erhaltung der Kraft auch für lebende Kürper gilt.“ Sieht man diese Tatsache als gesichert an, so muf man nach Helmholtz die von vielen Physiologen der vorigen Generation vertretene Hypothese des Vitalismus ablehnen. ,Sie vermuteten, da die physikalischen Kräfte im lebenden Kôrper zu jeder Zeit durch den Einfluf des ,vitalen Prinzips' unterbunden oder ausgelüst werden künnten und daf dieses Agens auf diese Weise Anderungen im Inneren des Kôrpers herbeiführe.* guny des Satzes von der Erhaltung der Energie vertreten. Helm- Dies ist aber, wie Helmholtz ausführt, mit dem Gesetz der Erhaltung der Energie unvereinbar, denn es würde die Postulierung eines Perpetuum mobile im lebenden Kôrper implizieren. ,Die gegenwärtige Generation hingegen [...] ist nicht der Ansicht, da irgendwelche anderen Unterschiede zwischen den chemischen und den holtzens Ausführungen trugen mit dazu bei, da auch heute die meisten Biologen die vitalistische Lehre ablehnen und an dem Prinzip der Einheit der Natur festhalten. Obwohtf die biologische Forschung bis heute ausschliefilich auf der Theorie und Anwendung von Physik und Chemie beruht, hat sie in den hundert Jahren nach Helmholtz enorme Fortschritte gemacht. Wie ich aber schon bei einer früheren Gelegenheit bemerkte, ist die vôllige Elimination aller Minalität in der Biologie unbefriedigend angesichts der unleugbaren Tatsache, daf zumindest das Deriken und Handeln des Menschen von zielgerichteten Bestrebungen bestimmt ist. Es bleibt noch eine offene Frage, ob vielleicht eine zuküntige Biologie zu Vorstellungen führen wird, die den Rahmen der physikalisch-chemischen Begrifiswelt sprengen werden. Nach diesen Beispielen von der Rolle, die der Begriff der Einheit als Leitmouv der Forschung gespielt hat, môchte ich zum Leirmotiv der Einfachheit und dem damit verbundenen der Symmetrie übergehen. Auch über dieses Thema habe ich schon vor cinigen Jahren vor dicsem Forum gesprochen, und ich will mich daher im wesenulichen auf die Leitgedanken zweier groRer Physiker beschränken, mechanischen Wirkungen innerhalb und auferhalb des lebenden Kôrpers bestehen als solche, die durch die komplizierteren Umstände und Zusiände erklärt werden kônnen, unter welchen deren wir dieses Jahr gedenken. 1979 sind es hundert Jahre her, dal diese Wirkungen stattfinden.“** anderes Jahr eines solchen Zusammenfallens miteinander assoziierter Daten; 1642 war das Todesjahr Galileis und das Geburtsjahr Soweit Helmholtz, der seine Behauptung vom einheitlichen Charakter der Naturvorgänge in der gesamten Natur, der belebien sowie der anorganischen, mit einem Angriff auf den Vitalismus verband, der Hypothese von einer besonderen Wesenheit, welche die Kraft hat, organische Form zu erzeugen und zu erhalten, die auch die Existenz eines ziclgerichteten Strebens in lebenden Orga- Albert Einstein geboren wurde und James Clerk Maxwell starb. Meines Wissens gibc es in der Geschichte der Physik nur noch ein Newtons. So wie Newton von sich sagen konnte, daf er ein wenig weiter sah als andere, weil er auf den Schultern von Riesen stand, wobei er wohl auch an Galilei gedacht hatte, kann man sagen, dal Einstein in seiner allgemeinen Relativitätstheorie weiter sah als andere, weil er auf den Schultern von Maxwell stand, nismen mit einbegreift. Der Vitalismus hat eine lange Geschichte, Maxwell stellte in den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts von Aristoteles bis Oken im 19. Jahrhundert, und wurde auch von seine mathematische Theorie des Elektromagnetismus auf, deren endgültige Form durch Symmetrieerwägungen bestimmt wurde. Nachdem Faraday 1831 die elektromagnetische Induktion entdeckt 33 4.0.5. s19ff. 34 A.a.0., 5. 524-525

hatte, entwickelte Maxwell die Hypothese des elektromag netischen Feldes, das er als einen Spannungs- und Bewegungsz ustan d des Âthers ansah, der den ganzen Raum kontinuierlich erfüli t. Die Einführung der Idee des physikalischen Feldes als einer kontinuierlichen Gegebenheit anstelle der Newtonschen Vorst ellung, daf die physikalische Realität durch materielle Punkte und die sie bewegenden Kräfte erklärt werden kann, bedeutete einen Wendepunkt in der Geschichte der Naturwissenschaft, an Bedeutung ähnlich dem zweihundert Jahre früheren von Newtons Lehre. Zunächst versuchte Maxwell, die beobachteten Phänomene des Magnetismus und der Elektrizität sowie ihres Ineinander greifens mechanisch zu erklären, indem er das Wirken des clekt romagnetischen Feldes mittels mechanischer Modele darstellte.# In der letzten Fassung seiner Theorie, die 186; publiziert wurde, lie er aber jede Bezugnahme auf mechanische Bilder fallen und begnü gre sich mit der Aufstellung und Interpretation seiner berühmten beiden Folgen mathernatischer Gleichungen. Die eine Folge erklär t die kontinuierliche Natur elektromagnetischer Felde r, die andere die Art und Weise, wie Anderungen des magnetisch en Feldes Ânderungen des elektrischen hervorrufen und umgekehrt. Dies war in der Tat eine historische Wendung im physi Denken. Maxwell war zur Überzeugung gclang kalischen t, dal das elektromagnetische Feld eine grundlegende physikalische Gegeb enheir die mechanisch zwar veranschaulicht, aber nicht ist, erklärt werden kann. Die wahre Erklärung liefern die von ihm aufges tellien mathematischen Gleichungen, deren symmetrische Form alle Grundtatsachen des Élektromagnetismus widerspiegelt und die man als Ausgangspunki für alle Berechnungen nehmen mu, aus denen sich die bekannten Erscheinungen ableiten lassen. Die mathe matische Symmetrie wurde so zu einem Leitmotiv, das Maxwells physikalische Intuition und seinen mathematischen Genius zur Aufdeckung der wesentlichen Geseze führie, welche die elektrischen und magnetischen Phäniomene und ihre Zusammenhänge beher rschen. Wie ich weiterhin ausführen werde, wurde die Kontinuums auffassung der 35 Siche z.B. s.3.0.,5, 553-560 Lestmotnve 25 Maxwellschen Feldtheorie das Vorbild für Einsteins allgemeine Relativitätstheorie und einheitliche Feldtheorie, die ich am Schluf meines Vortrags kurz besprechen will. Die Symmetrie kann als ein Spezialfall der Einfachheit angesehen werden, zu der ich folgendes bemerken môchte. Auf die Natur angewandt ist dieser Begriff ein ausgesprochen dialcktischer, wie ich in einem früheren Eranos-Vortrag kurz erwähnte. Die Fortschritte der Wissenschaft decken neue Bezichungen zwisch en anscheinend nicht verknüpften Dingen auf und bestätigen so die Idee der Einfachheit; andrerseits aber Zeigt eine immer mehr verfeinérté Experimentiertechnik, daf anscheineñd einfache Erscheinungen in mehrere Komponenten zerlegt werden kônnen, also kompli zierter sind, als man vorher angenommen hatte. Line nähere Betrachtung des Naturgeschehens legt die Vermutung nahe, dal die Natur, Weit entfernt davon cinfach zu sein, viclmehr äulberst komplex ist. Man kann daher von einem Mythos der Einfachheit sprechen; dieser Mythos aber war das Leitmotiv der Forschungen Albert Einsteins, das ihm den Weg zu seinen epochemachenden Theorien wies, der Theorie der Lichtquanten und der Kelativitätstheorie, Gestatten Sie mir, das soeben Gesagte genauer zu präzisi eren. Zu dem Zwecke werde ich einige Passagen von dem ziticren, was Einstein in den fünfzehn Jahren nach dem Hôëhepunkt seiner Forschungen über seine Philosophie der Physik geäuRert hat. Diese Philosophie kristallisierte sich als gedankliches Nebenprodukt seiner theoretisch-physikalischen Arbeiten heraus, vom Jahre 190$ an (Lichiquantentheorie und spezielle Relativitätsthcorie) bis zum Jahre 1916, in dem seine allgemeine Relativitätstheorie publizi ert wurde. Zunächst sei betont, daf Einstein sich der Komplexität der Gesamterscheinungen der Natur durchaus bewuft war. In einer Rede, die er 1918 zum 60. Geburtstag von Max Planck hielt, sprach er vom Wektbild des theoretischen Physikers: ,Es stellt die hôchsten Anforderungen an die Straffheit und Exaktheit der Darstellung der Zusammenhänge, wie sie nur die Benutzung der mathem

schen Sprache verleiht. Aber dafür mu sich der Physi ker stofflich un so mehr bescheiden, indem er sich damit begnü gen mu, die allereinfachsten Vorgänge abzubilden {...)}, währ end alle komplexeren Vorgänge nicht mit jener subuilen Genau igkeit und Konsequenz, wie sie der theoretische Physi ker fordert, durch den menschlichen Geist nachkonstruiert werde n kônnen. Hôchste Reinheit, Klarheit und Sicherheit auf Kosten der Vollständigkeit.** Einstein fragt nun: Wenn man nur einen 50 kleinen Ausschnitt der Natur genau erfassen kann, verdiens das Érgebnis noch den Namen ,Weltbild‘? Seine positive Antwort auf diese Frage berührt einen wesentlichen Punkt seines wissenscha ftlichen Credos: ,Der stolze Name ist wohlverdient, denn die allgemeinen Gesetze, auf die das Gedankengebäude der theor etischen Physik gegründet ist, erheben den Anspruch, für jedes Natur geschehen gültig zu sein. Auf ihnen sollte sich auf dem Wege reiner gedanklicher Deduktion [...] die Theorie eines jeden Naturproze sses einschlieflich der Lebensvorgänge finden iassen [-..} Der Verzicht des physikalischen Welrbildes auf Vollständigkeit ist also kein prinzipieller,“?7 Diese Sätze zeigen klar den radikalen Intellektualisinus auf den sich seine Philosophie gründet. im Prinz Einsteins, ip, so behauptet er, kann der Theoretiker die Gesetzmäkigkeit der gesam schen Realicät gedanklich deduzieren, wenn es ten physikaliihm nur gelingt, die richtigen mathematischen Ansätze zu finden. »Hôch ste Autgabe der Physiker“, so fährt Einstein fort, .ist das Aufsuchen jener allgemeinsten elementaren Gesetze, aus denen durch reine Deduktion das Wekbild zu gewinnen ist. Zu diese n elementaren Gesetzen fühnt kein logischer Weg, sondern nur die auf Einfü hlung in die Erfahrung sich stützende Intuition.“ Hier grenzt sich Einstein implizite gegen Newtons Auffassung von der theor etischen Physik ab, die er in einem anderen Essay ausdrücklich der seinen gegenüberstelle®, die den rein fiktiven Charakter der Grund lagen 36 Albert Einstein, Mein Weitbild (Berlin 1977), S. 108 37 À.a.0O.,5. 109 38 À.a.O.,S. 113-119 einer Lettmotive 27 physikalischen Theorie betont, Newton, der erste Schôpfer eines umfassenden, leistungsfähigen Systems der theor etischen Physik, glaubte noch daran, daf die Grundbegriffe und Grundgesetze seines Systems aus der Erfahrung abzuleiten seien . Sein Wort >hyp otheses non fingo‘ ist wohl in diesem Sinne zu interpretieren [.…]. Die Begriffe Masse, Trâgheit, Kraft und ihr geset zlicher Zusammenhang schienen der Etfahrung unmittelbar entle hnt zu sein.“ In einem späteren Artikel”, betitelr -Physik und Reali tät“, betonte Einstein noch ausdrücklicher die Unabhängigke it von theoretischen Begriffen und Sinneswahrnehmungen. Die physikalischen Begriffe und Gesetze werden nicht aus der Érfahrun g abgeleitet, sie sind keine Abstraktions- oder Extraktionsprodu kte der Sinneserlebnisse. Es handelt sich hier nicht, wie Einsteins sehr handfester Vergleich lautet, ,um eine Beziehung wie die der Suppe zum RindÎleisch, sondern eher wie die der Garderobennu mmer zum Mantel“. Mit anderen Worten: Es liegen hier zwei voneinander gétrennte Komplexe von Gegebenheiten vor, die man einander eindeutig zuordnen mul. Dem richtigen mathemat ischen Spürsinn muf und wird es gelingen, diese voneinander unab hängigen Bereiche des reinen Denkens und der Naturgesetzlich keit zu vollständiger Deckung zu bringen. Der hier skizzierte Standpunkt Einsteins ist im Grun de genommen derselbe, den der Begründer der symbolis chen Logik George Bool e in der Mitte des vorigen Jahrhunderts vert reen hat und den Man étwa so wiedergeben kann‘': Würden wir die Gesetze des richüigen Denkens strikt befolgen und sie in die ange messene mathematische Sprache übersetzen, so werden sich die Operationen des Intellekts und die der Natur vollständig decken. Dann wird sichuns die Herrschaft der Notwendigkeit in der Welt des Verstandes und der Empirie zugleich in ihrer Vollkommenheit offenbaren. Während uns aber die Beobachtung der Aufenwelt in steigendem Male 39 Albert Einstein, Aus meinen späten Jabren (Stutig art 1979), S. 63 ff. 40 À.a.O., 5. 68 41 George Bocle, An Investigation of the Laws of Thoughr (Cambridge 1854),

Leitmotive 29 zeigt, daff in allen Bezirken der Natur eine ausgesprochene Ge- AI diese gingen von der metaphysischen Annahme aus, daf im setzlichkeit herrscht, sind uns die mathematischen Gesetze des Einstein bezeichnete zuerst die Grundbegriffe und Grundgesetze Universum eine mathematische Harmonie herrsche, die durch Vollkommenheit und Einfachheit gekennzeichnet ist und z.B. im symmetrischen Bau physikalischer Gesetze und mathematischer der theoretischen Physik als ,freie Erfindungen des menschlichen Gleichungen ihren Ausdruck findet. Es ist durchaus verständlich, Geistes“, ähnlich den Axiomen der Geometrie. Diese Bezeichnung schränkte er später wieder ein, indem er sie wie folgt charakterisierte: , Mit dieser Freiheit ist es nicht weit her; sie ist nicht ähnlich der Freiheit eines Novellen-Dichters, sondern vielmehr der Freiheit eines Menschen, dem ein gut gestelltes Worträtsel aufgegeben ist. daf Einsteins Worte zum dreihundertsten Todestag Keplers (1930) nicht nur sein Gefühl der Verehrung, sondern auch das der Liebe zu richtigen Denkens noch nicht bekannt. Er kann zwar jedes Wort als Lôsung vorschlagen, aber es gibt wohl nur eines, welches das Rätsel in allen Teilen wirklich auflôst.**? Dic diesem Forscher durchblicken lassen. ,Gerade in so sorgenschwerer und bewegter Zeit wie der unsrigen*, so heiflt es da, ,[...] ist es besonders trôstlich, eines so überragenden sullen Menschen wie Keplers zu gedenken [...]. Ein Einsamer, von niemand Gesrützter und wenig Verstandener! [...| Zur Bewunderung für diesen herrlibisherigen Erfolge der Wissenschaft, so schliellt Einstein, berechtichen Mann gesellt sich noch ein anderes Gefühl der Bewunderunyg gen uns zum Glauben, daË die Natur diesen Charakter eines solund Ebrfurcht, das aber keinem Menschen gilt, sondern der rätselhatten Harmonie der Natur, in die wir hineingeboren sind [...]. chen gut gestellten Rätsels habe. Nachdem Einstein mehrfach betont hatte, dal die axiomatische Aus Keplers wunderbarem Lebenswerk erkennen wir besonders Grundiage der Physik nicht aus der Erfahrung erschlossen werden schôn, daB aus blofier Empirie allein die Erkenntnis nicht erblühen kann, stellt er die Frage, ob wir dann überhaupt hoffen diürfen, den kann, sondern nur aus dem Vergleich von Erdachiem mit dem Berichtigen Wey zu finden, und beantwortet sie positiv:" Nach unnerer bisherigen Erfahrung sind wir nämlich zum Vertrauen berechobachteten.*“*? uigt, da8 die Natur die Realisierung des mathematisch Einfachsten ist. Durch rein mathematische Konstruktion vermôgen wir nach meiner Überzeugung diejenigen Begriffe und diejenige gesetzliche Verknüpfung zwischen ihnen zu finden, die den Schlüssel für das Verstehen der Naturerscheinungen liefern [...]. Das eigenclich schôpferische Prinzip liegt [...] in der Mathematik. In einem gewisgetreu er seine erkenntnistheoretischen Maximen befolgt hat. Die Ausgangspunkte seiner Überlegungen waren nicht rein empirischer, sondern theoretischer, prinzipieller Natur, und Analogiebetrachtungen und Symmetricargumente spielen in ihnen eine grofle Rolle. Man kann sagen, dafi die Grundlage dieser Überlegungen die Idee der Einfachheit ist. In den einleitenden Sätzen seiner Abhandlung über die Quantentheorie des Lichts weist Einstein darauf hin, daf man bei wägbaren Kôrpern, z.B. bei der Erklärung der Gassen Sinne halte ich es also für wahr, daff dem reinen Denken das Erfassen der Wirklichkeit môglich sei, wie es die Alten geträumt haben.“#* Die Lektüre von Einsteins wichtigsten Arbeiten zeigt uns, wie gesetze, heute von der Annahme ausgehe, daË ein Gas aus Atomen dieses Dogma Einsteins, das zum Leitstern seines wissenschaftlichen Lebenswerks wurde, stellt ihn in die lange Reihe groker Denker, die ihm vorangingen, von Pythagoras bis Kepler und Maxwell. und Molekülen besteht, während man vorher Gase als kontinuierliche Kôrper ansah. Demgegenüber werde bei der Erklärung von Lichterscheinungen ausschliefilich die Kontinuumshypothese des elektromagnetischen Feldes zugrunde gelegt. Analog zur Korpus- 42 Aibert Einstein, Aus meinen späten Jabren, $. 69 43 Albert Einstein, Mein Welthild, S, 147-151 »Die Natur als Realisierung des mathematisch Einfachsten“ -

Leitmotive Zeit zusammen, den beiden Grundpfeilern der Newtonschen Physik. Ferner postulierte Einstein die Konstanz der Lichtgcschwindigkeit als Naturgesetz — ihre Grôe muf unabhängig vom Bewekulartheorie wägbarer Kürper müften aber auch die Erscheinungen des Lichts von der Hypothese seiner quantenhaften Struktur abgeleitet werden. Dabei betont Einstein, dal bei der Erklärung man- Planck fünf Jahre vorher (1900) aufgestellt hatte, um die Gesetze end ms ne enr M SU ere gungszustand des Beobachters sein, was mit dem negativen Resultat ES BP cher Erscheinungen die Vorstellung von der wellenfôrmigen Natur des Lichts zu gro$en Schwierigkeiten führt, während die Lichtquantenhypothese eine einfache Deutung der Phänomene ermüglicht. So kann man z.B. alle Einzelheiten des photoelektrischen Effekts befriedigend erklären, wenn man annimmt, da bei der Bestrahlung einer Metallfläche mit Licht eine Wechselwirkung der auffallenden Lichtquanten und der Elektronen im Metall stattfindet. Die überzeugenden Ergebnisse von Einsteins Arbeit vom Jahre 1905 verhalfen der Quantentheorie zu einem Durchbruch, in dessen Gefolge sich die Quantenmechanik entwickelte. Diesen Durchbruch hätte die Hypothese ad hoc wohl kaum erzielen künnen, die der Wärmestrahlung den beobachteten Tatsachen anzupassen. det. Ein wesentlicher Spezialfall einer beschleunigten Bewegung ist die Fallgeschwindigkeit eines Kôrpers im Gravitationsfeld, und daher wird die allgemeine Relativitätstheorie zu einer Theorie der Gravitation. Zunächst gibr Einstein zum ersten Mal eine physikalische Deutung der altbekannten Tatsache, da8 alle Kürper im Gravitationsfeld gleich schnell fallen, unabhängig von ihrer Masse. Die trâäge Masse eines Kôrpers, der in einem gravitationsfreien Gebiet seine spezielle als seine allgemeine Relativitätstheorie. Seine Feststellung, daf ein Naturgesetz unabhängig vom Bewegungszustand eines Beobachters sein muf, hatte schon die Newtonsche Physik implizite für mechanische Vorgänge und für Beobachter postuliert, die sich relativ zueinander in gleichfôrmig-geradliniger Bewegung befinden, die physikalisch äquivalent dem Ruhezustand ist. In der ruht, ist gleich seiner schweren Masse, die unter dem Einflu£ der DRE ERETS PTS speziellen Relarivitätstheorie (190$) erweiterte Einstein dies Postuhat aber bisher diese beiden Fälle, die ein und dieselbe Érscheinung hervorrufen, verschieden erklärt, was erkenntnistheoretisch unbeder Versuche übereinstimmte, einen Einfluf der Bewegung einer Lichtquelle auf die Geschwindigkeit des Lichts nachzuweisen. Diese beiden Postulate der speziellen Relativitätstheorie führten zu einer Vereinheitlichung mechanischer und elektromagnetischer Gesetze, also zu einer grôfieren Einfachheit des physikalischen Weltbildes, und zu so revolutionären, von der Erfahrung bestätigten Konsequenzen wie dem Satz von der Âquivalenz von Masse und Energie. An die Spitze der allgemeinen Relativitätstheorie (1916) stellt Einstein das verallgemeinerte Postulat, dafl Naturgesetze unabhängig von Jedem beliebigen Bewegungszustand eines Beobachters sein müssen, auch wenn er sich in einer beschleunigten Bewegung befin- Weitere Beispiele für die prinzipiellen Erwägungen Einsteins, die er zu Ausgangspunkten seiner Theorien machte, bieten sowohl lat auch auf die elektromagnetischen Erscheinungen. Die Erklärung der elektromagnetischen Induktion, so argumentierte er, mul ein und dieselbe sein, gleichviel ob relativ zum Beobachter der Magnet ruht und der elektrische Leiter sich bewegt oder umgekehrt. Man 31 Gravitation beschleunigt fällt, Dann macht Einstein ein ingeniôses Gedankenexperiment: Ein im Gravitationsfeld frei fallender Beobachter wird feststellen, daf alle Kürper in seiner Umgebung, wenn sie ebenfalls frei fallen, sich relativ zu ihm im Ruhezustand befinden. Er kônnte also nicht entscheiden, ob sowohl er als auch diese müssen also unabhängig vom Bewegungszustand des Beobachters KGrper sich im gravitationsfreien Raum befinden und dem Trigheitsgesetz gehorchen, oder ob sich alle im Gravitationsfeld beschleunigt bewegen. Als Gegenstück hierzu kann man sich mit Einstein einen Beobachter denken, der sich im gravitationsfreien sein. Damit brach die Idee vom absoluten Raum und der absoluten Raum befindet, und zwar in einem Kasten, der durch ein am Dach friedigend ist. Es kônnen nur Relativbewegungen existieren, und die elektromagnetischen Gesetze, genau wie die mechanischen,

befestigtes Seil nach oben hin beschleunigt gezogen wird. Diesem Beobachter wird es so erscheinen, als ob alle im Kasten schwebenden Gegenstände ein und dieselbe nach unten hin beschleunigte Fallbewegung ausführen, und daf er selbst auf dem FuRboden, auf dem er steht, einen Druck verspürt. Er wird also den Schluf ziehen, daf er und der Kasten in einem Gravitationsfteld ruhen. Es handelt sich um zwei iquivalente Vorgänge, und aufgrund dieses Gedankenexperiments stellte Einstein sein Âquivalenzprinzip auf: Eine beschleunigte Bewegung im gravitationsfreien Raum ist einer Trägheitsbewegung (die auch die Ruhe einschliefit) im Gravitationsfeld äquivalent. Durch eine kühne Verallgemeinerung zog Einstein die Schlufifolgerung, daf jede Bewegung eine Trägheitsbewegung sei, auch die unter dem Einflu8 der Gravitation stattfindende. Konzeptuell führt dieser Schluf zu einer grôkeren Einfachheit des Weltbildes, weil damit die Zweiteilung Trägheit-Gravitation aufgehoben wird. Im gravitationsfreien Raum, fern von allen Himmelskôrpern, ist die Trägheitsbewegung cine gleichfôrmig-geradlinige, denn dort ist die Metrik des Raumes eine ebene, d.h. seine Mafiverhältnisse kônnen mit der euklidischen Geometrie beschrieben werden. In der Nähe grofer Massen, wie z.B. der Sonne, ist aber die Metrik eine nichteuklidische, Die Bahnen der um die Sonne kreisenden Planeten sind daher gekrümmt, und ihre Bewegung ist ungleichfürmig; denn die Trägheitsbewegung erfolgt da auf geodätischen Linien, d.h. auf den geradesten Bahnen, welche die dort herrschende Metrik zulafit. Einstein schaffte somit die Gravitationskraft ab, indem er sie geometrisierte und als bedingt durch die Weltmetrik erklärte, die von der Verteilung der Massen im Raum bestimmt ist. Für die mathematische Darstellung der ganzen relativistischen Mechanik, inklusive der Gravitationserscheinungen, benutzte Einstein den Tensorkal- Lettmotive 33 Darüber hinaus aber wurde die Einsteinsche Gravitationstheorie zum natürlichen Ausgangspunkt einer Kosmologie, deren Entwicklung in den letzten sechzig Jahren die moderne Astrophysik und unsere Vorstellung vom Bau des Universums revolutioniert hat. Trotz dieser groBen Erfolge der allgemeinen Kelativitätstheurie sah Einstein, der radikale Verfechter einer Kontinuumsauftassung des Weltalls, seine Aufgabe noch nicht als beendet an. Es galt, analog zu den mechanischen Kräften, die elektrische und die magnetische Kraft zu geometrisieren, wobei auch die Existenz elektrisch geladener Teilchen aus der Kontinuumstheorie heraus erklärt werden mufte. Dies versuchte Einstein mit seiner einheitlichen Feldtheorie zu erreichen, der mathematischen Beschreibung einer erweiterten raum-zeitlichen Metrik, die sowohl die Erscheinungen der Gravitation als die des Elektromagnetismus in ein einheitliches System zusammenfassen sollte, in ein Weltbild, das die Idee der Einheit mit der Realisierung des mathematisch Einfachsten verbindet. An dieser Theorie arbeitete Einstein unablässig von 1929 bis zu seinem Tode im April 195$, unbekümmert um die ganze Entwicklung der Quantenmechanik und der Physik der Elementarteilchen; er konnte jedoch mit dieser grandiosen Konzeption zu keinem greifbaren Ergebnis kommen. Es liegt ein tragischer, aber auch erhebender Zug in diesem Streben eines genialen Denkers nach äuferster Konsequenz, dem kein endgültiger Erfolg beschieden wurde. Andrerseits dürfen wir aber nicht vergessen, da8 auch die entgegengeserzte Konzeption der Quantenmechanik, welche die physikalische Realität durch Elementarteilchen und verschiedene Typen von Kräften erklären will, bis heute noch keine befriedigenden Resultate gezeitigt hat. Einstein hat Grokes gewollt und erfafit, und es war dieser Wille und kül, mit dem er seine Ideen klar entwickeln konnte. Diese Geomediese Intuition, die seinen Genius in der begrenzten Spanne eines trisierung der Gravitation führte zu Ergebnissen, die vollständiger und genauer sind als die der Newtonschen Gravitationstheorie; Menschenlebens so viel Unverhofftes hat erreichen lassen. Sein wisunter den Tatsachen, die sie voraussagte, sind auch die Lichtablensenschaftliches Werk kann man, um einen Ausspruch Heraklits (Fr. 18) zu paraphrasieren, mit den Worten kennzeichnen: Nur wer kung und die Verlangsamung des Zeitablaufs im Gravitationsfeld. das Unverhoffte erhofft, wird es finden.