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Der Instrumentalismus ist eine Auffassung in der Wissenschaftsphilosophie, die behauptet, dass wissenschaftliche Theorien lediglich nützliche Werkzeuge zur Vorhersage von Phänomenen sind und keine wahren oder annähernd wahren Beschreibungen der physikalischen Welt. Der Instrumentalismus kann am besten als eine Position gegen den wissenschaftlichen Realismus verstanden werden, und seine Wurzeln reichen zurück bis zur Jahrhundertwende mit den Arbeiten von Ernst Mach (1838-1916) und Pierre Duhem (1861-1916), die beide Physiker und Wissenschaftsphilosophen waren und starke instrumentalistische Ansichten vertraten. Eine zeitgenössische Form des Instrumentalismus ist der konstruktive Empirismus von Bas van Fraassen (1980).

Wissenschaftlicher Realismus

Wissenschaftlicher Realismus ist die philosophische Auffassung, dass wissenschaftliche Theorien wahre oder annähernd wahre Beschreibungen der physikalischen Welt sind. Es gibt verschiedene Arten von wissenschaftlichem Realismus, aber die bekanntesten sind Realisten, die sich auf wissenschaftliche Gesetze und Entitäten beziehen (Boyd 1983; Psillos 1999), und Realisten, die sich nur auf wissenschaftliche Entitäten beziehen (Hacking 1983; Cartwright 1983).

Betrachten wir zum Beispiel das Pauli-Ausschlussprinzip, benannt nach dem österreichischen Physiker Wolfgang Pauli (1900-1958), das besagt, dass keine zwei Elektronen in einem Atom die gleichen vier Quantenzahlen haben. Einige wissenschaftliche Realisten glauben, dass das Pauli-Ausschlussprinzip wahr ist, und glauben daher an die Entitäten, auf die sich die Gesetze beziehen, in diesem Fall an Elektronen und Atome. Andere wissenschaftliche Realisten hingegen glauben nur an die Entitäten, auf die sich das Pauli-Ausschlussprinzip bezieht, weil das Prinzip selbst streng genommen falsch ist. Auf jeden Fall sind Instrumentalisten mit beiden Arten von wissenschaftlichen Realisten nicht einverstanden.

Früher Instrumentalismus

Ernst Mach und Pierre Duhem waren die ersten Wissenschaftsphilosophen, die eine anspruchsvolle Verteidigung des wissenschaftlichen Fortschritts entwickelten, ohne den wissenschaftlichen Realismus zu akzeptieren. Obwohl Machs instrumentelle Ansichten zuerst aufkamen, machte Duhem den Instrumentalismus unter den Wissenschaftsphilosophen populär, vor allem wegen seiner gründlichen Verteidigung in seinem Buch The Aim and Structure of Physical Theory von 1906.

Duhems Instrumentalismus basierte auf einer festen Trennung zwischen Metaphysik und Physik. Duhem behauptete, dass Physik unabhängig von tiefen metaphysischen Annahmen betrieben werden könne und solle. Stattdessen sei es das Ziel der physikalischen Theorie, mathematische Gesetze zu entwickeln, die die phänomenologischen Gesetze mit so viel Präzision, Vollständigkeit und Einfachheit wie möglich vorhersagen. In Duhems Worten:

Eine physikalische Theorie ist keine Erklärung; sie ist ein System mathematischer Sätze, deren Ziel es ist, eine ganze Gruppe experimenteller Gesetze so einfach, so vollständig und so genau wie möglich darzustellen (Duhem 1954, 19).

Die Physiker müssen also nicht glauben, dass die fundamentalen Gesetze der Physik (z.B. Einsteins Lichtprinzip) wahr sind oder dass die fundamentalen physikalischen Entitäten (z.B. Elektronen) tatsächlich existieren. Vielmehr sind dies nur nützliche Fiktionen, die den Physikern helfen, Phänomene vorherzusagen. Duhem schlug auch vor, Chemie und Biologie instrumentell zu betrachten, da die Methoden und Instrumente der Chemie und Biologie von physikalischen Theorien abhängen.

Doch Duhem war sich bewusst, dass es ein spektakulärer Zufall zu sein scheint, dass eine rein instrumentelle Physik neue Phänomene vorhersagen kann. Vielmehr waren einige Philosophen, darunter auch Duhem, skeptisch, dass physikalische Theorien aufgrund dieser spektakulären Eigenschaft physikalischer Theorien lediglich Instrumente sind. Wissenschaftsphilosophen nennen diese Ansicht das No Miracles Argument gegen den Instrumentalismus. Duhem formulierte jedoch eine erstaunliche Antwort auf das No Miracles Argument, die als theorieabhängige Beobachtung bekannt geworden ist.

Theorieabhängige Beobachtung

Duhems Behauptung ist, dass Physiker eine physikalische Theorie anwenden müssen, um Beobachtungsdaten von physikalischen Instrumenten und Apparaten zu interpretieren. Ein Ereignis, das Isaac Newton (1643-1727) berühmt gemacht hat, war zum Beispiel die Fähigkeit seiner Theorie der Schwerkraft, neue Planeten vorherzusagen, wie zum Beispiel Neptun im Jahr 1846. Im wahrsten Sinne des Wortes nutzten theoretische Physiker in den 1800er Jahren Newtons Theorie, um aufgrund von Störungen in der Umlaufbahn des Uranus einen achten Planeten vorherzusagen. Dann sagten diese Theoretiker den Astronomen, wo sie am Himmel suchen sollten, um den achten Planeten zu finden. Schließlich konnten die Astronomen den Planeten 1846 finden, aber nur mit Hilfe von Teleskopen.

Duhem würde also darauf hinweisen, dass die Newtonsche Gravitationstheorie einen neuen Planeten vorhersagen konnte, aber nur mit Hilfe früherer physikalischer Theorien über Teleskope sowie mit Hilfe von Theorien über die damalige Himmelslandschaft. Wenn Wissenschaftler also mit Hilfe wissenschaftlicher Theorien neue Phänomene vorhersagen und beobachten, beobachten sie in Wirklichkeit theorieabhängige Phänomene, die selbst fiktiv sein könnten.

Natürlich hatten die Realisten dem Instrumentalismus eine weitere Herausforderung zu bieten. Theorien können nämlich nicht nur Instrumente sein, denn Physiker können oft „entscheidende Experimente“ konstruieren und durchführen, die eine physikalische Theorie falsifizieren. Duhem hatte jedoch ein noch spektakuläreres Argument gegen diese Behauptung. Unter Wissenschaftsphilosophen ist Duhems Argument gegen die Möglichkeit der Falsifikation wissenschaftlicher Theorien durch entscheidende Experimente als die Quine-Duhem-These bekannt geworden.

Die Quine-Duhem-These

Die Quine-Duhem-These, die manchmal auch als „Unterbestimmungsargument“ bezeichnet wird, ist die Ansicht, dass jede wissenschaftliche Theorie durch alle empirischen Beweise, die wir zu ihren Gunsten vorlegen können, unterbestimmt ist. Duhem formulierte die These ursprünglich für physikalische Theorien, aber der Harvard-Philosoph Willard van Orman Quine (1908-2000) hat sie inzwischen auf alle wissenschaftlichen Theorien ausgeweitet.

Die These wurde aus Duhems Einsicht konstruiert, dass Hintergrundannahmen erforderlich sind, um aus physikalischen Theorien Vorhersagen aus Beobachtungen abzuleiten. So ging Isaac Newton (1999) bei seiner Vorhersage, dass der Massenschwerpunkt des Planetensystems im Inneren der Sonne liegt, davon aus, dass Teleskope zuverlässige Beobachtungsinstrumente sind und dass Planeten als Punktmassen idealisiert werden können. Die erste Annahme würde Duhem eine „Beobachtungsannahme“ nennen, die zweite eine „theoretische Annahme“. Später stellte Quine (1951) fest, dass es mehrere metaphysische, mathematische und logische Annahmen gibt, die auch theoretischen Vorhersagen zugrunde liegen.

Zum Beispiel wurde in der oben erwähnten theoretischen Vorhersage von Newton die euklidische Geometrie verwendet, um den tatsächlichen physikalischen Raum darzustellen, die klassische Logik (einschließlich des Gesetzes der ausgeschlossenen Mitte) wurde bei der Deduktion verwendet, und die absolute Bewegung wurde als metaphysische Annahme vorausgesetzt.

Wenn also eine Vorhersage einer wissenschaftlichen Theorie nicht eintrifft oder eine widersprüchliche Beobachtung gemacht wird, so bedeutet dies nicht, dass die Theorie falsch ist. Es bedeutet, dass die Theorie oder eine ihrer vielen Hintergrundannahmen im Widerspruch zur Beobachtung steht. Beachten Sie, dass eine Theorie und ihre Hintergrundannahmen in etwa die gesamte Wissenschaft bis zu diesem Zeitpunkt abdecken. Diese Tatsache veranlasste Duhem, die philosophische Sichtweise zu entwickeln, die als Bestätigungsholismus bekannt ist und besagt, dass keine wissenschaftliche Theorie isoliert getestet werden kann, sondern dass, wenn wir eine wissenschaftliche Theorie testen, wir mit diesem Test die gesamte Wissenschaft testen.

Angesichts der Quine-Duhem-These, des Bestätigungsholismus und der Theorieabhängigkeit der Beobachtung lehrt uns der Instrumentalismus von Duhem, dass so genannte neue Vorhersagen über die physikalische Welt Illusionen sind, die auf der Grundlage festgefügter wissenschaftlicher Theorien konstruiert wurden, und dass eine so genannte Falsifikation einer wissenschaftlichen Theorie nur eine Inkohärenz in unserem Glaubensnetz ist.

Zeitgenössischer Instrumentalismus

Trotz der Anziehungskraft des Instrumentalismus von Mach und Duhem wurde die Wissenschaft im zwanzigsten Jahrhundert so erfolgreich, dass es immer schwieriger wurde, den Instrumentalismus zu verteidigen. So entwickelten Realisten überzeugende Argumente, die bestimmte theoretische Tugenden (wie die Erklärungskraft) als konstitutiv für gute wissenschaftliche Theorien ansahen, so dass die Unterbestimmtheit doch noch überwunden werden konnte (Psillos 1999). Dennoch entstand unter dem Princeton-Philosophen Bas van Fraassen eine neue Welle des Instrumentalismus. Seine als konstruktiver Empirismus bekannte Ansicht behauptet, dass der wissenschaftliche Realismus zwar eine vernünftige philosophische Ansicht über wissenschaftliche Theorien ist, der Instrumentalismus aber ebenso vernünftig ist (van Fraassen 1980).

Man beachte den Unterschied zwischen Duhems Instrumentalismus und van Fraassens Instrumentalismus. Duhem behauptet, dass das Ziel der physikalischen Theorie instrumentell sein sollte. Van Fraassen behauptet, dass das Ziel der physikalischen Theorie instrumentell sein könnte. Mit anderen Worten, der konstruktive Empirismus behauptet, dass es für einen Wissenschaftsphilosophen genauso rational ist, Instrumentalist zu sein, wie es für ihn ist, Realist zu sein. Er macht keine Aussagen darüber, wie Wissenschaftler wissenschaftliche Theorien betrachten sollten. Vielleicht ist es für die Wissenschaft (d.h. den wissenschaftlichen Fortschritt) am besten, wenn Wissenschaftler ehrlich an den wissenschaftlichen Realismus glauben. So viel kann der konstruktive Empirismus zugeben. Was er jedoch nicht zugibt, ist, dass der Instrumentalismus keine vollkommen vernünftige Art und Weise ist, der Wissenschaft von einem philosophischen Standpunkt aus einen Sinn zu geben.

Es gibt eine Reihe von Fragen, die zeitgenössische Instrumentalisten beantworten müssen, wie zum Beispiel: Wie können wir nicht ontologisch an die Entitäten gebunden sein, die in unseren wissenschaftlichen Theorien postuliert werden, wenn die Theorien kausale Prozesse beschreiben? Es gibt jedoch auch eine Reihe von Fragen, die wissenschaftliche Realisten beantworten müssen, wie z. B.: Was bedeutet es zu sagen, dass eine wissenschaftliche Theorie annähernd wahr ist?

Auch einige der größten Persönlichkeiten der Wissenschaft des zwanzigsten Jahrhunderts waren Instrumentalisten. So entwickelten die Nobelpreisträger Niels Bohr (1885-1962) und Werner Heisenberg (1901-1976) in den 1920er Jahren die sehr instrumentalistische Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik, die in der heutigen Physik nach wie vor die beliebteste Interpretation der Quantenmechanik ist. Daher ist der Instrumentalismus immer noch eine lebendige philosophische Sichtweise und wird noch lange weiterbestehen.

Siehe auch

• Pierre Duhem
• Philosophie der Wissenschaft

• Boyd, Richard. 1983. Zum aktuellen Stand des wissenschaftlichen Realismus. Erkenntnis 19: 45-90.
• Cartwright, Nancy. 1983. How the Laws of Physics Lie. Oxford: Oxford University Press.
• Duhem, Pierre. 1954. Das Ziel und die Struktur der physikalischen Theorie. Philip Wiener, ed. Princeton: Princeton University Press.
• Hacking, Ian. 1983. Representing and Intervening: Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science. Cambridge: Cambridge University Press.
• Newton, I. 1999. Die Principia, Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie: A New Translation, trans. I.B. Cohen & A. Whitman. Berkeley: University of California Press.
• Psillos, Stathis. 1999. Scientific Realism: How Science Tracks Truth. London: Routledge.
• Quine, W.V.O. 1951. Two Dogmas of Empiricism. Philosophical Review 60: 20-43.
• van Fraassen, Bas. 1980. The Scientific Image. Oxford: Clarendon Press.

Alle Links abgerufen am 3. März 2018.

• Wissenschaftlicher Fortschritt, Stanford Encyclopedia of Philosophy
• Wissenschaftlicher Realismus, Stanford Encyclopedia of Philosophy

Allgemeine Quellen zur Philosophie

• Stanford Encyclopedia of Philosophy
• The Internet Encyclopedia of Philosophy
• Paideia Project Online
• Projekt Gutenberg