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Grimm, H.:

Wissenschaftliche Arbeitsweise

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zuletzt aktualisiert am 28.09.2016

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1 Grundsätzliches

Das Ziel wissenschaftlicher Arbeit ist die Gewinnung verlässlicher Erkenntnisse darüber, wie das Universum, und damit auch unsere Welt, entstanden ist, wie es beschaffen ist, wie es funktioniert und warum. Dies umfasst sämtliche Dinge und Erscheinungen, die unserer Wahrnehmung, direkt oder mit Hilfe geeigneter Apparaturen, zugänglich sind oder möglicherweise zugänglich sein könnten.

Kurz gesagt: Die Wissenschaft befasst sich, im Rahmen ihrer Möglichkeiten, grundsätzlich mit Allem, das existiert. Die immer wieder gestellte Behauptung, es gäbe Phänomene außerhalb der Wissenschaft, ist deshalb unsinnig. Wenn es etwas gibt, dann ist die Wissenschaft auch dafür zuständig, gleich ob es bereits bekannt ist oder (noch) nicht entdeckt wurde. Eine Einteilung in "herkömmliche" und "alternative" Wissenschaft(en) ist folglich ebenfalls unsinnig. Da sich die Wissenschaft(en) mit allem Existierenden befassen, bliebe für "alternative Wissenschaften" nur noch das Nichtexistierende übrig, und damit wären sie keine Wissenschaften, sondern lediglich diverse Spielwiesen für Phantasiegebilde.

Innerhalb ihres "Zuständigkeitsbereiches" gibt es für die Wissenschaft verschiedene Grenzen der Erkenntnismöglichkeit. So ist es beispielsweise prinzipiell nicht möglich, die Nichtexistenz von etwas zu beweisen. Für eine "saubere" wissenschaftliche Arbeitsweise ist es zweckmäßig, bei der Zusammenfassung wissenschaftlicher Erkenntnisse zu einem in sich stimmigen Ganzen nur diejenigen Phänomene zu berücksichtigen, deren Existenz mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit bewiesen wurde. Andernfalls würde mühsam erworbenes und unter weitestmöglichem Ausschluss von Fehlern nachgewiesenes Wissen mit allerlei Phantasiekonstrukten zu einem Gemenge verquirlt, aus dem kaum noch verlässliche Informationen entnommen werden könnten.



2 Wissenschaftliche Theorien

In ihrer einfachsten Form besteht wissenschaftliche Erkenntnis aus einer Beschreibung von Beobachtungen: Eine Spinne hat 8 Beine, der Mond zeigt der Erde immer dieselbe Seite, nasses Eisen rostet, angehobene und losgelassene Gegenstände fallen nach unten.

Dieser Art der Erkenntnis sind relativ enge Grenzen gesetzt. Insbesondere solche Phänomene, die durch menschliche Sinnesorgane nicht oder nur sehr eingeschränkt erfassbar sind, bedürfen einer anderen Vorgehensweise, um ihrem Wesen auf die Spur zu kommen: der wissenschaftlichen Theorie.

Wenn wir z.B. wissen wollen, wie sich ein Stein verhält, den man wirft oder fallen lässt, können wir dies durch entsprechende Beobachtungen feststellen. Wollen wir dagegen in Erfahrung bringen, warum er sich so und nicht anders verhält, ist dies durch unsere Sinne nicht mehr so einfach erfassbar, und es bleibt letztendlich nichts Anderes übrig, als uns mit einer Theorie zu behelfen. Diese ist ein Versuch, die sinnlich nicht erfassbare, und wahrscheinlich nicht einmal gedanklich vorstellbare, Wirklichkeit mit Hilfe von gedanklich fassbaren Elementen so gut wie möglich zu beschreiben. Aufbauend auf dieser Beschreibung können mathematische Gleichungen für eine quantitative Berechnung der betreffenden Phänomene abgeleitet, und, soweit möglich, anhand von experimentellen Messungen überprüft werden.

Das Dilemma ist: Eine Theorie, die der Wirklichkeit voll und ganz entspricht, können wir aufgrund unserer begrenzten Möglichkeiten nicht entwickeln.

Selbst wenn wir es dennoch könnten, hätten wir nur begrenzte Möglichkeiten, durch Experimente und Beobachtungen nachzuprüfen, ob diese ultimative Theorie tatsächlich "wasserdicht" ist.

Jede Theorie, die wir tatsächlich entwickeln können, wird bestenfalls mindestens das ohne Widerspruch beschreiben und erklären, was wir bis dahin beobachtet haben. Früher oder später werden wir Beobachtungen machen, die eine Ergänzung, eine Korrektur oder gar eine totale Revision erforderlich machen. Solche Ergänzungen, Korrekturen und Revisionen hat es mehrmals im Laufe der Wissenschaftsgeschichte gegeben.

Bevor das bestehende Gebäude aus Erkenntnissen und Theorien grundlegend überarbeitet wird, müssen jedoch die zugrundeliegenden "revolutionären" Erkenntnisse zunächst durch mehrere unabhängige Stellen wissenschaftlich korrekt und reproduzierbar nachgewiesen und verifiziert werden.

Wenn also Vertreter sogenannter Para- oder Grenzwissenschaften, alternativer Heilmethoden etc. immer wieder beklagen, von den "Schulwissenschaften" in arroganter wie ignoranter Weise nicht anerkannt zu werden, dann beruht diese Nichtanerkennung weniger darauf, dass die betreffenden Lehren z.T. phantastisch anmuten, sondern vor Allem darauf, dass es ihren Verfechtern bis heute nicht gelungen ist, auch nur die bloße Existenz der jeweils zugrundeliegenden Phänomene mit wissenschaftlich korrekten Methoden nachzuweisen.



3 Saubere wissenschaftliche Arbeitsweise

Jeder Versuch eines Erkenntnisgewinns beinhaltet eine Unzahl von Fehlermöglichkeiten. Das Wesentliche an der wissenschaftlichen Arbeitsweise ist es, diese so weit wie möglich auszuschließen. Fehlerhafte Ergebnisse entstehen insbesondere durch folgende Umstände:
  • Unzureichender oder fehlerhafter Versuchsaufbau bzw. schlechte Beobachtungsbedingungen:
    • Ein Experiment verläuft anders als es bei korrektem Versuchsaufbau verlaufen wäre, oder sein Verlauf wird nicht korrekt wahrgenommen bzw. aufgezeichnet.
  • Befangenheit (Ein bestimmtes Ergebnis wird persönlich bevorzugt), mit der Folge einer bewussten oder unbewussten Fehleinschätzung:
    • "Unpassende" Messwerte werden als Fehlmessungen eingeschätzt und verworfen
    • Der Erwartung widersprechende Beobachtungen werden als unwichtig relativiert, der Erwartung entsprechende Beobachtungen werden aufgewertet
    • Aus mehreren Versuchsreihen, Studien oder Beobachtungen werden nur die mit "passenden" Ergebnissen verwertet.
    • In eine unerwünschte Richtung weisende Ergebnisse werden zwar akzeptiert, aber durch falsche oder zumindest unzulässige Schlussfolgerungen als Belege für das gewünschte Resultat ausgewiesen.
    • Theorien werden deshalb unkritisch für richtig erachtet und weiterverbreitet, weil sie die gerade vorherrschende oder populäre Auffassung wiedergeben.
  • Bei der Interpretation der Ergebnisse wird unzureichend untersucht oder ganz außer Acht gelassen, ob es auch andere plausible Interpretationsmöglichkeiten gibt.
  • Auf experimentelle Beweise für eine Theorie wird von vornherein verzichtet, obwohl die betreffenden Behauptungen im Widerspruch zu anderen wissenschaftlichen Erkenntnissen stehen.
Problematisch ist die Erkenntnisgewinnung vor Allem bei Systemen, die zu kompliziert sind, um sie mittels eines Versuchsaufbaus nachzubilden, und von denen nur eines oder wenige Exemplare existieren. Menschen zum Beispiel sind solche Systeme. Jedes Individuum existiert nur ein einziges Mal, und die einzelnen Individuen reagieren auf gleiche Versuchsbedingungen unterschiedlich. Selbst ein bestimmtes Individuum ändert, selbst bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen, fortlaufend seinen Zustand, und reagiert demzufolge auf die gleichen Versuchsbedingungen zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedlich. Damit gehören Menschen und Tiere zu den am schwierigsten zu untersuchenden Systemen überhaupt.

Andere nur als Unikate existierende Systeme, die einem stetigen dynamischen Wandel unterliegen, sind z.B. das Universum selbst, unsere Welt, die Biosphäre oder großräumige Wirtschaftssysteme.

Das Hauptproblem bei der Untersuchung all dieser Systeme ist: Sie verändern sich ständig, auf nicht vorhersehbare Weise. Um die Auswirkung eines Eingriffes in ein solches System zu untersuchen, müsste man den betreffenden Eingriff vornehmen, beobachten, wie sich der Zustand des Systems entwickelt, und diese Entwicklung mit der Entwicklung vergleichen, die das System ohne den Eingriff durchlaufen hätte. Da Letzteres nicht, oder zumindest nur äußerst eingeschränkt, vorhersehbar ist, ist bei System-Unikaten (z.B. Klima, Wetter und Wirtschaft) ein solcher Vergleich in der Regel nicht möglich.

Dies gilt auch für die individuelle Beobachtung therapierter Patienten. Ob eine Verbesserung des Gesundheitszustandes eines bestimmten Patienten auf die angewandte Therapie zurückzuführen ist, ob sie auch ohne diese Therapie eingetreten wäre, oder ob die Therapie gar der Heilung entgegengewirkt hat, kann im Einzelfall oft nicht festgestellt werden. Dagegen ist es im Prinzip möglich, bei einer hinreichend großen Anzahl von Patienten, die an ein und derselben Krankheit leiden, die Auswirkung einer Therapie auf die Gesamtheit der Krankheitsverläufe (nicht auf den Krankheitsverlauf eines einzelnen Patienten!) zu ermitteln. Hierbei müssen im Sinne verlässlicher Ergebnisse bestimmte Anforderungen erfüllt sein:
  • Streng zufällige Aufteilung einer großen Anzahl Patienten in eine therapierte und eine nur zum Schein therapierte Gruppe (Vergleichsgruppe).
  • Weder der beurteilende Arzt noch der jeweilige Patient dürfen wissen, zu welcher Gruppe dieser gehört.
  • Erst nach abgeschlossener und schriftlich fixierter Beurteilung der Krankheitsverläufe der einzelnen Patienten dürfen beurteilender Arzt und Patienten erfahren, wer die Therapie und wer die Scheintherapie erhalten hat.
Dasselbe Prinzip gilt übrigens auch für die Behandlung von Säuglingen, Kleinkindern und Tieren, für Tierversuche, und grundsätzlich für alle Versuche an Material, das nicht eindeutig und reproduzierbar reagiert.



4 Grenzen wissenschaftlicher Erkenntnis
  • Der Nachweis, dass etwas nicht existiert, ist prinzipiell unmöglich.
  • Alles, das keine Wechselwirkung mit "unserem" Universum oder den darin befindlichen Materie- und Energieformen ausübt, entzieht sich prinzipiell jeglicher wissenschaftlicher, ja überhaupt jeglicher ernstzunehmender Untersuchung.
  • Es ist nicht möglich, weiter ins All zu schauen (oder auf andere Weise etwas zu erfahren) als etwa 14 Milliarden Lichtjahre, da das Licht weiter entfernter Objekte die Erde noch nicht erreicht hat. Es kann folglich auch nicht mit Sicherheit festgestellt werden, ob dort überhaupt etwas existiert.
  • Einige neuere physikalische Theorien zum Aufbau der Materie und zur Entstehung des Universums dürften, vorsichtig formuliert, nur äußerst schwer experimentell nachprüfbar sein.
  • Die Frage, ob die Heisenbergsche Unschärferelation lediglich eine Begrenzung für die Messgenauigkeit darstellt, oder ob die entsprechenden Teilcheneigenschaften auch unscharf sind, kann experimentell nicht entschieden werden.
  • Es ist unmöglich zu entscheiden, ob wir und das Universum, in dem wir leben, in einem für unsere Begriffe äußerst leistungsfähigen Computer simuliert werden, oder auf eine andere Art Realität sind.
Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.



5 Unwissenschaftliches

Beim Lesen, Recherchieren und bei entsprechenden Gesprächen begegnet man immer wieder absurden Argumenten, die mit Wissenschaft nicht viel zu tun haben. Im Folgenden seien einige "aus dem Leben gegriffene" Beispiele aufgeführt.
  • Bei einer Diskussion über das Für und Wider des vom Menschen verursachten verursachten Treibhauseffekts erklärte ein Student, der derzeit kurz vor dem Diplom stand, für ihn gäbe es keinen Zweifel daran, da "alle führenden Experten" dieser Auffassung seien. Dies ist keine Argumentation, sondern der armselige Versuch einer solchen. Wer eine Auffassung vertritt, sollte schon wirklich wissen, warum. Im Übrigen: Tatsächlich sind sich die Wissenschaftler, die sich mit der Klimaentwicklung beschäftigen, keineswegs einig. Nun einfach die eine oder andere Gruppe als "die führenden Experten" zu bezeichnen, ist nichts weiter als eine beliebte rhetorische Übung.
  • Ähnlich wertvoll als Argument ist die Aussage der Verfechter vieler "alternativer Heilmethoden", das Ganze basiere auf "über jahrtausende überliefertem Wissen". Wäre dies bereits ein guter Grund, etwas zu glauben, dann sollten wir vor Allem die Existenz diverser Waldgeister als gesicherte Erkenntnis betrachten, denn das "Wissen" darüber haben unsere frühen Vorfahren vermutlich über viele hunderttausende von Jahren weitergegeben.
  • Ein TU-Professor, der das schraubenförmige Wachstum mancher Bäume auf "Störzonen" zurückführt, antwortet auf die Frage, was er unternommen habe, um andere Ursachen auszuschließen, schlicht mit "nichts". Was soll man da noch sagen.
  • Derselbe TU-Professor berichtet von für ihn deutlich spürbaren Auswirkungen eines eingeschalteten Mobiltelefons ("Handystrahlung"), und bemerkt beiläufig, man hätte dies auch durch einen Doppelblindversuch verifizieren können. Warum er diesen im konkreten Fall sehr einfachen Test nicht einfach durchgeführt hat, bleibt sein Geheimnis.
  • Bei den Verfechtern vieler "alternativer Heilverfahren" ist es beinahe schon üblich, die Wirksamkeit der betreffenden Methoden anhand von Fallbeispielen (die in derartigen Fällen keinerlei Aussagekraft haben) zu "belegen".
  • Bei einem Doppelblindversuch zur Ermittlung der Wirksamkeit einer Akupunkturbehandlung wurde eine Patientengruppe regelgerecht behandelt, bei der Vergleichsgruppe wurden die Nadeln an Stellen gesetzt, an denen sich laut Akupunkturlehre keine "Meridiane" befinden. Die beobachteten Krankheitsverläufe waren in beiden Gruppen nahezu identisch.
    Die logische und wahrscheinliche Schlussfolgerung, die Wirksamkeit der Akupunktur beruhe lediglich auf einem Placeboeffekt, trafen die betreffenden Forscher allerdings nicht, auch stellten sie die Akupunktur als Heilmethode nicht in Frage. Statt dessen vertraten sie die weniger wahrscheinliche Ansicht, man müsse die Nadeln wohl gar nicht so genau platzieren. Nun ja ...
  • Laut eines Zeitungsberichts ist zwei- bis dreimal wöchentlich Sex am gesündesten. Eine englische Forschergruppe hatte festgestellt, dass bei dieser Beischlaffrequenz die Anzahl weißer Blutkörperchen höher ist als bei mehr oder weniger häufigem Verkehr. Ohne das Versuchsergebnis selbst in Zweifel ziehen zu wollen, erscheint doch die Schlussfolgerung fragwürdig. Diese beruht nämlich auf der Annahme, dass eine hohe Leukozytendichte stets einer besseren Gesundheit entspricht. Da eine hohe Leukozytendichte verschiedene Ursachen haben kann (hierzu gehören u.A. Infektionskrankheiten), erscheint diese Annahme doch sehr gewagt.
  • Viel zitiert und nichts dahinter: "Wer heilt, hat Recht!" Schon möglich, doch wer es denn nun ist, der da heilt, oder ob der Gemeinte nun heilt oder nur Kokolores anzubieten hat, darüber gibt die beliebte Plattitüde keinerlei Aufschluss. Nichtsdestotrotz hat der beliebte Ausspruch regelmäßig eine erstaunliche Wirkung auf das jeweilige Publikum. Offenbar haben es viele Menschen nicht gelernt, schöne Plattitüden von plausiblen Sachargumenten zu unterscheiden.
  • Ein aktuelles Thema: Machen "Killerspiele" gewalttätig, bzw. fördern sie die Gewalt?
    Um hierauf eine Antwort zu finden, wird und wurde nach statistischen Zusammenhängen gesucht, und, soweit man Meldungen aus verschiedenen Medien glauben kann, auch gefunden. Demnach beschäftigten sich Amokläufer deutlich häufiger mit den umstrittenen Spielen als Nicht-Amokläufer. Hieraus ziehen nun Viele den voreiligen Schluss, dass "Killerspiele" gewalttätiges Verhalten fördern. Tatsächlich kann der o.g. Zusammenhang aber ebensogut z.B. darauf beruhen, dass Menschen mit verstärkter Neigung zu Gewalttaten logischerweise auch verstärkt zu Gewaltspielen tendieren. Es gibt also mindestens zwei plausible Erklärungen für die beobachteten Fakten, und es ist außerdem möglich, dass beide zutreffen und sich gegenseitig bedingen. Fazit: Solange nicht alle übrigen Theorien mit "sauberen" wissenschaftlichen Methoden widerlegt worden sind, so dass nur eine Erklärung übrigbleibt, bleibt die "Killerspielfrage" ungeklärt, auch wenn noch so viele unwissenschaftlich vorgehende "Experten" etwas Anderes behaupten.
    Was die Frage aufwirft: Mit welchen wissenschaftlichen Methoden könnte man denn den Einfluss von Killerspielen auf gewaltbetontes Verhalten aussagekräftig untersuchen?
    Wie in vielen ähnlich gelagerten Fällen, können auch zu dieser Fragestellung verlässliche Ergebnisse nur mit Hilfe eines Doppelblindversuchs gewonnen werden. Das Problem dabei ist, dass es zu "Killerspielen" zur Zeit keine Placebos gibt, also Spiele, die nur scheinbar "Killerspiele" sind. Da folglich zur Klärung des Einflusses von "Killerspielen" auf menschliches Verhalten keine taugliche Methode zur Verfügung steht, muss diese Frage bis auf Weiteres (leider) als nicht zu beantworten betrachtet werden.
    Wenn nun angesichts dessen anstelle einer geeigneten, aber nicht verfügbaren Methode nun eine verfügbare, aber ungeeignete Methode anzuwenden (wie es aktuell praktiziert wird), ist ein weiteres unrühmliches Beispiel für eine unwissenschaftliche Methodik.

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