Wissenschaft? Wissenschaft!

«Warum», wurde ich an einer Standaktion gefragt, «warum fliegt der Ballon davon, wenn man ihn loslässt?» Als Naturwissenschaftler muss ich diese Frage beantworten. Denn der deutsche Begriff «Naturwissenschaft» beinhaltet ja die Begriffe «Wissen» und «Schaffen». Und jedes Mal, wenn ich etwas erkläre, wird so Wissen geschaffen. Doch die Frage ist nicht so einfach zu beantworten, wie man beim ersten Hören denken mag.

Scientia nannten die alten Römer die Naturwissenschaften. Die etymologischen Wurzeln des Wortes liegen im Protoindoeuropäischen skei:  teilen. Und dies ist der Kern der Naturwissenschaften, wir teilen - oder besser gesagt - wir trennen Fakt von Fiktion.

Der Siegeszug der Naturwissenschaften begann mit Galileo Galilei (1564 – 1642). Zu seiner Zeit waren die Naturwissenschaften noch ein Teil der Philosophie und diese war von der Kirche dominiert. Galilei erkannte jedoch, dass die philosophische Suche nach dem «Warum» die Beobachtung des «Wie» behinderte. Er war es, der Regeln erstellte, nach denen wir Naturwissenschaft seit 400 Jahren sehr erfolgreich betreiben.

Ein Naturwissenschaftler macht eine Beobachtung und überlegt sich, was die Logik, das Muster hinter der Beobachtung sein könnte: er erstellt eine Hypothese. Und dann geht er hin, und überlegt sich einen Versuch, mit welchem er seine eigene Hypothese widerlegen könnte. Es ist eine der schwierigsten Aufgaben: eine pfiffige Idee haben und dann mit aller Macht versuchen zu beweisen, dass die eigene Idee falsch ist. Scheitert der Wissenschaftler daran, seine eigene Hypothese zu widerlegen, erzählt er seinen Kollegen von seiner Hypothese. Nun versuchen diese die Hypothese zu widerlegen. Sind diese Wissenschaftler in genügendem Mass dann ebenfalls am Widerlegungsversuch gescheitert, so sind wir alle gescheiter und akzeptieren die Hypothese als Theorie. Wir akzeptieren, dass sie korrekt sein könnte, aber nur solange, bis doch jemand den Gegenbeweis erbringt. Sollte dies je geschehen, so werden wir die Theorie sofort ersetzen.

Diese Methodologie, nur die Beobachtung erklären zu können, ohne das «Warum» zu hinterfragen, brachte uns nach einer Million Jahren des Betrachtens der Sterne in weniger als 400 Jahre bis zum Mond. Auf dem Weg dorthin gab es einige herausragende Persönlichkeiten.

Robert Oppenheimer war einer der brillantesten jungen Physiker seiner Zeit, war Leiter des Manhattan-Projekts. In einer riesigen Anlage im Niemandsland von New Mexico wurde in den 40ern die Atombombe entwickelt. Den Job als Leiter nahm Oppenheimer an, einerseits in der Erwartung neuer Erkenntnisse, andererseits aus einem Gefühl patriotischer Verpflichtung, einer politischen Berufung zum Kampf gegen eine menschenverachtende faschistische Ideologie. Doch nach dem Abwurf von Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki wich das Gefühl der patriotischen Berufung einem anderen. Er fühlte sich schuldig und machte sich selbst Vorwürfe. Nie hätte er die Bombe bauen dürfen.

War er wirklich schuldig?

Wollen wir diese Frage diskutieren – ich möchte sie nicht beantworten – so müssen wir hierbei unterscheiden. In seiner Rolle als Wissenschaftler hat Oppenheimer hervorragende Arbeit geleistet. Die Erkenntnisse seines Teams waren extrem befruchtend für die Wissenschaft, sie brachten uns technisch und auch als Gesellschaft voran. Aber hätten sie das Wissen nicht erworben, wären andere gekommen und hätte das Wissen gewonnen. Vielleicht etwas später, aber doch. Und als Oppenheimer sich gegen die Entwicklung der Wasserstoffbombe aussprach, sprang einfach Eduard Teller als sein Nachfolger in die Bresche. Der Erwerb neuen Wissens lässt sich nicht aufhalten. Nicht, solange wir keinen Zusammenbruch der Zivilisation haben.

Die Frage, welche wir Wissenschaftler uns täglich stellen müssen ist, welche Mittel dafür legitim sind. Der Naturwissenschaftler muss – wie oben erwähnt – um seine Hypothesen zu testen, Versuche durchführen. Er verlässt also die Sphäre des Abstrakten und des Deduktiven. Er begibt sich in die Welt des Technikers. Er erschafft. Und in diesem Moment wird er vom Beobachter zum Handelnden und über diese Handlungen kann und soll auch ethisch gewertet werden. Wo das Wissen selbst wertneutral ist, da bleibt der Erwerb des Wissens an die Ethik des Experiments gebunden.

Doch die Ethik endet nicht beim Experiment. Ist Wissen erst einmal erworben, so begibt sich dieses Wissen ins Feld von Gesellschaft und Politik, es wird von verschiedensten Akteuren eingesetzt, genutzt und auch missbraucht.

Die Angst vor dem Missbrauch des Wissens führt bei vielen Menschen zu einer Art Luddismus. Sie führt zur Überzeugung, Wissen und den Erwerb des Wissens mit allen Mitteln bekämpfen zu müssen. Es ist dies eine politische Reaktion, welche sich nicht einfach im Links-Rechts-Schema einordnen lässt. Es ist eine Reaktion, vor der kein Mensch gefeit ist. Und sie ist absolut natürlich: was uns bedrohen könnte, muss zerstört werden.

Diese Reaktion hat unseren Vorfahren in prähistorischen Zeiten das Leben gerettet. Wir sind hier, weil unsere Vorfahren zerstört haben, bevor sie zerstört wurden. In 99 von 100 Fällen war es eine Überreaktion zu Ungunsten eines Unschuldigen. Aber in dem einen Fall sorgte es dafür, dass unsere Vorfahren überlebt haben. Item.

Diese Reaktion, so verständlich sie auch sein mag, verhindert nicht den Missbrauch des Wissens. Sie erleichtert ihn. Wie oben erwähnt, wird niemand - auch nicht eine Gesellschaft als Ganzes – den Erwerb des Wissens verhindern können. Aber durch diese Einstellung wird sie die Verbreitung des Wissens verhindern. Jedoch nicht bei jenen, welche sich das Wissen warum auch immer aneignen wollen, sondern in der Gesellschaft selbst. Es führt zu einem Ungleichgewicht des Wissens.

Und wenn wir nun den Missbrauch des Wissens besprechen, so müssen wir dies immer unter dem Gesichtspunkt dieser Ungleichheit betrachten. Am Beispiel der Informatik sieht man das sehr schön: Informatik dominiert unser Leben immer mehr und – sind wir ehrlich – würden das Internet flächendeckend ausfallen, wäre unsere Versorgung mit dem Lebensnotwendigsten innerhalb kürzester Zeit nicht mehr gegeben. In nur 20 Jahren haben wir uns in eine totale Abhängigkeit begeben. Und was ist unsere Reaktion als Gesellschaft auf diese Veränderung? Passen wir unsere Interessen, unseren Wissenserwerb daran an? Nichts, aber auch gar nichts kommt. Informatik ist in seinem Kern nichts anderes als Mathematik, viel stärker noch als bei den Naturwissenschaften.  Und wie viele von uns beschäftigen sich in ihrer Freizeit mit Mathematik, wie viele von uns bilden sich auf diesem Gebiet weiter? Ganz ehrlich lieber Leser, wie sieht es aus bei Dir? Die Anzahl mathematischer Analphabeten nimmt nicht ab sondern eher zu.

Wir reden in der Politik über Dinge wie elektronische Stimmabgabe und mit Glück hat eine Hand voll der an der Diskussion beteiligten Politiker auch nur ansatzweise eine Idee davon, welche Mathematik dahinter steckt. Egal welche Meinung man vertritt: wer nichts weiss, muss alles glauben und ist eine Marionette der wenigen Wissenden.

Und jetzt kommt das Tragische: Wie oben erwähnt besteht Wissenschaft zu einem Grossteil im Versuch, Hypothesen und Theorien zu widerlegen. Und dabei spielt es keine Rolle, wie etabliert etwas ist. Die Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein? Unter Physikern absolut unumstritten. Trotzdem gibt es Physiker, und das nicht wenige, welche sich darum bemühen, die Theorie zu widerlegen. Aber selbst diese Physiker würden niemals sagen, dass die Relativitätstheorie umstritten oder gar falsch ist, solange sie nicht widerlegt wurde.

Wenn der Laie aber davon erfährt, dass es Versuche gibt, die Theorie zu widerlegen, so verfällt er schnell der Annahme, dass diese Theorie umstritten sein könnte. Und wer das missbrauchen möchte, dem steht nun jede Türe offen.

Wenn wir nun zur elektronischen Stimmabgabe zurückkommen, so geht es hierbei um Sicherheit. Von Seiten der Informatik wäre es möglich, ein solches System zu kreieren, welches die gewünschten Sicherheitsanforderungen erfüllt. Im Kern geht es bei der Sicherheit darum, dass Rechenaufgaben in Komplexitätsklassen einteilbar sind. Die Mathematik geht davon aus, dass die zwei Klassen P und NP unterschiedlich sind, dass die Aufgaben in Klasse P in brauchbar Zeit gerechnet werden können und die in Klasse NP nicht. Darauf basieren fast alle Verschlüsselungen, so auch das Onlinebanking. Eine grosse Befürchtung wäre nun, dass die zwei Klassen ein und dieselbe Klasse wären, dass Codebrecher nur noch genau so viel rechnen müssen wie diejenigen, die verschlüsselt kommunizieren. Wir würden eine ganz neue Art von Verschlüsselung benötigen. Aber bis heute hat niemand auch nur den Hauch eines Ansatzes, um die Klassen P und NP zusammenzuführen. Aber es wird versucht.

Der einzige Unsicherheitsfaktor aus wissenschaftlicher Sicht sitzt schlussendlich vor dem Computer, und ein Unsicherheitsfaktor war der Mensch schon, als er noch am Lagerfeuer sass. Hätten wir aber das nötige mathematische Rüstzeug – wir brauchen die Algorithmen nicht unbedingt im exakten Detail zu verstehen – so könnten wir eine aufgeklärte Diskussion über die Sicherheit führen und zu einem Ergebnis kommen, das vernünftig ist und vor allem auch verstanden wird. Würden wir dann eventuell der elektronischen Stimmabgabe zustimmen, wäre aber irgendwo ein Fehler in der Programmierung, wir hätten genug fähige Menschen in unserem Staat, diesen zu erkennen, zu melden und zu korrigieren.

Stattdessen sitzen wir wie das Kaninchen vor der Schlange und fürchten uns. Und das zu Recht. Unsere Daten werden missbraucht, unsere Computer ausgehorcht. Selbst auf staatlicher Ebene ist es ein Sicherheitsproblem. So wusste die Swisscom, dass Balthasar Glättli mit der Sicherheitskommission eine geheime Militäranlage besuchte und nicht wie offiziell angekündigt in Genf tagte. Oder dann gab es den «Lapsus» des Betreibers einer Fitness-App, der GPS-Daten seiner Kunden anonym veröffentlicht hat. Dummerweise gehören auch Soldaten aller Länder zu seinen Kunden. So ist jetzt auf den Meter genau bekannt, wo sich geheime Stützpunkte in den USA oder China befinden. Hätten wir als Gesellschaft auch nur den Hauch einer Ahnung von Informatik, wir könnten auf Augenhöhe mit den Verantwortlichen diskutieren. Und Vergehen gegen die von uns als Gesellschaft aufgestellten Regeln im Datenschutz, könnten wir so einfach ahnden wie der Diebstahl von Brot.

Unsere Zukunft scheint nicht immer rosig zu sein, und ehrlich gesagt, schien sie das noch nie. Heute befinden wir uns wissenstechnisch in einer Zeit ähnlich dem späten Mittelalter. Wissen liegt in den Händen beziehungsweise in den Köpfen weniger und keiner hat Lust, es zu erwerben. Damals hatten wir keine Zeit uns aktuelles Wissen anzueignen, da wir beschäftigt waren, uns um unser Überleben zu kümmern oder – auch das war nicht unüblich – unser Leben im Nichtstun zu geniessen.

Heute ist unsere Ausrede eine andere: Wir lassen uns ablenken durch Nichtigkeiten des Seins, aber auch durch scheinbar wichtige Tätigkeiten wie dem Wechseln der Krankenkasse. Im krassen Gegensatz zu unserem eigenen Unwillen uns Wissen anzueignen, wird Bildung selbst hochgejubelt. Das Anpreisen von Bildung ist jedoch reduziert auf ihren ökonomischen Nutzen. Sie wurde zum Werbeobjekt und wie bei aller Werbung vergeht einem die Lust aufs Produkt im Allgemeinen. Man kauft widerwillig das Beworbene, aber alles andere lässt man im Überdruss liegen. Die Rolling Stones haben es in «Satisfaction» schön besungen.

Was sollen wir als Bürger angesichts der oben beschriebenen Probleme tun, wie sollen wir reagieren? Beginnen wir bei uns selbst. Machen wir es wie mit dem Zähneputzen: Jeden Tag mindestens eine Viertelstunde eine brauchbare Wissenschaftssendung schauen. Das können Sendungen im klassischen TV oder auch auf Youtube sein, Sendungen wie Quarks & Co, Veritasium oder die Serie Cosmos, die Sendungen von Harald Lesch oder Werner Gruber. Und dies sollte nur unser Einstieg sein. Fordern wir von unseren Tageszeitungen, dass sie täglich zwei Artikel zur aktuellen Forschung bringen. Fordern wir, dass die Themen nicht nur oberflächlich behandelt werden, sondern dass die Artikel in die Tiefe gehen. Dass sie nicht nur über Soft Science wie dem Paarungsverhalten von Delphinen berichten, sondern auch über Hard Science. Lesen wir ein Buch für den Einstieg in die Zahlentheorie, um Verschlüsslungsalgorithmen verstehen zu können. Arbeiten wir es durch und reden wir mit Kollegen darüber. Nehmen wir ein Buch über Grundlagenphysik in die Hand. Versuchen wir die Theorie zu verstehen. Gehen wir hinaus in die Natur und beobachten wir, wie sich Theorie und Praxis zueinander verhalten. Machen wir eigene Experimente um Hypothesen und Theorien zu prüfen. Studieren wir die Welt der Chemie, stürzen wir uns in Atmosphärenphysik, meistern wir Wahrscheinlichkeit und Statistik. Befreien wir uns aus unserer selbst verschuldeten Unmündigkeit.

Und das Wichtigste von allem: Sollten unsere Kinder mit ungenügenden Noten in Mathematik nach Hause kommen, so sagen wir ihnen nicht «Halb so wild, ich war auch schlecht in Mathe und trotzdem ist etwas aus mir geworden.» Wir werden ihnen erklären, dass wir gerne besser gewesen wären in der Retrospektive und wir gehen mit gutem Vorbild voran. Wir setzen uns hin und arbeiten an unseren Versäumnissen. Wir zeigen ihnen, dass wir als Erwachsene unsere Lücken erkennen und diese Lücken schliessen wollen. Wir studieren an der Seite unserer Kinder Mathematik und Naturwissenschaften. Auf diese Weise können wir als Gesellschaft von wissenschaftlichen und technologischen Säuglingen zu Erwachsenen heranreifen. Auf diese Weise werden wir nicht länger Sklave der zivilisatorischen Entwicklung sein.

Eine Frage hätte ich jetzt fast noch vergessen zu beantworten, diejenige vom Beginn, die über den Ballon. Um die Frage zu beantworten bräuchten wir erst einmal ein gewisses Grundwissen an Gravitation, also Allgemeine Relativitätstheorie. Dann müssen wir eine Ahnung von Fluiddynamik haben. Etwas Atmosphärenphysik ist auch von Nöten. Zusätzlich sollten wir… Oder wir machen es kurz: Wir beobachten, dass jeder Körper so viel Auftrieb hat wie das Gewicht des Mediums, dessen Platz der Körper einnimmt. Bei uns in Zürich entspricht das pro Liter verdrängter Luft rund 1.2 g. Helium selbst hat auf diesen Liter ein Gewicht entsprechend 0.2 g. Das heisst unterm Strich bleibt pro Liter Ballon ein Auftrieb, welcher dem Gewicht von 1.0 g entspricht. Hat ein Ballon also 20 l Volumen, so fliegt er davon, solange die Last inklusive Ballonhülle unter 20 g liegt. Wie schnell er davon fliegt, hängt dann ab davon, wie weit das Gewicht darunter liegt. Um einen Menschen von 80 kg hochzuheben, wären entsprechend rund 5‘000 Ballone à 20 l notwendig. Für so viele Ballone würde man 50 Gasflaschen benötigen, wie wir sie an den Standaktionen dabei haben.

 

Anmerkung: Dieser Beitrag erschien im Original im SPäcktrum 11 (2018)

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