Thomas Heichele

Was ist Zufall? Gibt es ihn oder wissen wir einfach nicht genug? Ist alles vorherbestimmt?

Im Folgenden soll eine kleine wissenschaftsphilosophische Heranführung an den „Zufall“ stattfinden. Es geht dabei primär um eine Analyse dessen, was Zufall ist bzw. genannt werden kann und wie der Zufall in der Welt präsent ist. Es wird der Konzeption eines kurzen Blogs wegen bewusst auf eine philosophiehistorische Heranführung an den Begriff „Zufall“ verzichtet. Hierbei wäre insbesondere ein Blick auf die antiken Zufallskonzeptionen notwendig gewesen, von denen mit Sicherheit dem wirkungsmächtigen Kontingenz-Begriff des Aristoteles besondere Aufmerksamkeit eingeräumt werden müsste. Ebenso verhält es sich mit den philosophisch-theologischen Auseinandersetzungen um „Zufall“ bzw. „Kontingenz“ und göttliche Ordnung im Mittelalter sowie die verschiedenen (wie schon in der Scholastik auch von der Logik bestimmten) Kontingenz- und Zufall-Interpretationen der (Frühen) Neuzeit, die zunehmend mit unterschiedlichen Varianten von „Wahrscheinlichkeiten“ in Verbindung gebracht wurden.

Als Konsequenz der großen Erfolge der noch jungen neuzeitlichen, mathematisierten Physik, die v.a. durch die großen Geister Galilei, Kepler und, natürlich allen voran, Newton ihren Siegeszug antreten konnte, erhob sich die Vorstellung, alles sei (prinzipiell) berechenbar und damit vorhersagbar, in der Philosophie der (Frühen) Neuzeit zum dominierenden Ansatz im Umgang mit dem „Zufall“. Zufall war nur (momentanes) Nicht-Wissen. Der unter dem Einfluss der klassischen Physik entstandene Glaube an den Determinismus (v.a. der Natur/Materie, der Geist spielte in manchen Konzepten eine Sonderrolle) gipfelte in dem „Laplace’schen Dämon“. Die Welt sei von deterministischen Gleichungen bestimmt und (zumindest prinzipiell) vollständig berechenbar, sofern man alle Einzelheiten kenne. Das Festhalten am Determinismus bestimmte die Wissenschaftslandschaft bis zur Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert. Während beispielsweise das Mehrkörperproblem zu der Jahrhundertwende bereits seit langem als ein Determinismus-konträres Phänomen erkannt war und auch die Thermodynamik dahingehend einige „Probleme“ bereitete, stand das Festhalten an der vollständigen Berechenbarkeit dennoch in großen Teilen der Wissenschaftsgemeinde noch einige Zeit hoch im Kurs. Als Paradebeispiel für dieses Klammern zu Beginn des 20. Jahrhunderts kann Einstein angeführt werden, der – ganz in der Tradition und unter dem Einfluss Spinozas (Zufall als „Asyl der Unwissenheit“) stehend – den Determinismus verteidigte. Der Leibniz-Spruch „natura non facit saltus“ (die Natur macht keine Sprünge) stand für Einsteins Haltung: es geschieht nichts Plötzliches oder Zufälliges. An diesem Glauben hielt Einstein fest – gegen eine immer größer werdende Schar von Wissenschaftlern, die in dieser Hinsicht einen radikalen Bruch mit der Standardauffassung der klassischen Physik vollzogen: Planck, Heisenberg, Bohr und Co. zeigten zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der aufkommenden Quantenmechanik, dass im Mikrokosmos statistische Verteilungen und Zufall herrschen.

Heute wissen wir, dass die Welt nicht im Laplaceschen Sinne deterministisch ist, sondern dass sie vom Zufall bestimmt ist. Wir müssen dabei jedoch auf zwei verschiedene Varianten des „Zufalls“ achten, um ihn mit der gebührenden Genauigkeit zu „fassen“. Als erstes werfen wir einen Blick auf das, was landläufig „zufällig“ genannt wird, z.B. den (realen) Münz- oder Würfelwurf. Hierbei handelt es sich jedoch noch nicht um einen reinen, absoluten Zufall, sondern um einen von vielen verschiedenen physikalischen Parametern abhängenden Vorgang, der deswegen in der Realität nicht vorhersehbar ist – er ist (/scheint) zufällig, ist mono-kausal nicht zu fassen. Demgegenüber steht der reine Zufall der Quantenphysik. Hier haben wir es mit echten Zufällen zu tun, welche die Annahme, man wüsste eben nur nicht über alle entscheidenden Faktoren Bescheid, als falsch erweisen. Als Beweis dafür kann zum Beispiel die Bellsche Ungleichung angeführt werden, die im Rahmen des EPR-Experiments diesem Nachweis dient.

Unsere Welt ist nun von diesen beiden „Varianten“ des Zufalls durchdrungen und verweist die Vorstellung, alles sei eindeutig determiniert, in das Reich der Märchen. Zufallsfluktuationen sind dabei für das Bestehen, die Entwicklung und den Fortbestand unserer (Um)Welt von enormer Bedeutung. So sind es diese Zufallsfluktuationen, die an sich wohl determinierte Prozesse aus dem Ruder laufen lassen können (vgl. deterministisches Chaos). Dieser Effekt aus der Komplexitätstheorie (Chaosforschung) ist auch als Schmetterlingseffekt bekannt: eine winzige, „zufällige“ Änderung der Ausgangslage führt zu einer enormen Veränderung des Ergebnisses. An dieser Stelle wird klar, dass Zufall und Komplexe Systeme untrennbar miteinander verbunden sind. Komplexe Systeme mit ihrer Vielzahl an Wechselwirkungen sind durch nichtlineare Dynamik gekennzeichnet und ermöglichen Selbstorganisation und Emergenz. Solch multikausale Komplexe Systeme sind z.B. das Gehirn, Ameisenkolonien, Finanzmärkte oder das Wetter. Zufallsfluktuationen entsprechen hierbei Instabilitätspunkten bzw. Phasenübergängen, an denen das System schwankt und schließlich in die ein oder andere „Richtung“ kippt und sich dahingehend „weiterentwickelt“. Alles „Langfristige“ in der Welt wandelt nun auf einem (bisweilen) schmalen Grat zwischen Gleichgewicht und Chaos. Aus der Thermodynamik wissen wir, dass jedes geschlossene System einem Gleichgewichtszustand entgegen strebt und dass die Entropie als Maß der Unordnung nur zunehmen kann (oder – im Gleichgewichtszustand – gleich bleibt). Wir stehen nun vor dem Phänomen, dass auf der einen Seite Ordnung und Struktur entstehen, auf der anderen Seite jedoch eine allgemeine Entropiezunahme herrscht. Die Auflösung dieser scheinbaren Paradoxie liegt in der Eigenschaft jener Systeme, die als „dissipativ“ oder „offen“ bezeichnet werden: durch Metabolismus (Stoffaustausch) stemmen sie sich gewissermaßen gegen die Zunahme der Entropie und entwickeln so neue Strukturen. Der Zufall spielt dabei bei der Entstehung von Neuem (und dessen Erhalt) eine zentrale Rolle – er ist es, der für die entsprechenden Abwechslungen, Mutationen und Entwicklungsmöglichkeiten an den Bifurkationspunkten (Phasenübergängen) verantwortlich ist.

Nach diesen Ausführungen und der Absage an eine „planvolle“, vorherbestimmte Welt, scheint der Zufall ein schweres Schicksal für den Menschen zu sein – er ist quasi ein Spielball des Zufalls. Es ist dabei relativ einfach, einen Zusammenhang zwischen diesem „Schicksalsschlag“ und den bekannten „Kränkungen der Menschheit“ zu finden. Nach Freud wurden der Stolz und das Selbstverständnis des Menschen durch drei wissenschaftshistorische Ereignisse zutiefst angekratzt: die Vertreibung des Menschen aus dem Zentrum des Alls durch Kopernikus (kosmologiehistorisch eine zu grobe Vereinfachung), die Darwinsche Lehre von der Abstammung des Menschen aus dem Tierreich und die Freudsche Erkenntnis der enormen Macht des Unterbewussten. Es ist nun in der Tat so, dass die Kosmologie, die Evolutionsbiologie und die Neurowissenschaften dem Menschen viel von seiner exponierten, insbesondere teleologisch begründeten, Sonderrolle genommen haben. In chronologischer Hinsicht könnte man nun von dem Zufall als vierte Kränkung sprechen, doch bei genauerer Betrachtung drängt sich die Frage auf, ob der Zufall bei dieser Betrachtungsweise nicht die fundamentale, allem zugrunde liegende Kränkung darstellt.

Betrachtet man im Rahmen der Kosmologie das Universum, so trifft man auf den Zufall als basales Prinzip allen Seins. Ausgehend vom kosmologischen Standardmodell eines mit dem Urknall entstandenen und beschleunigt expandierenden Universums spielt der Zufall bereits bei der Suche nach einem „Grund“ für den Urknall eine entscheidende Rolle: es ist dabei im Detail nicht von Bedeutung, ob man von Quantenfluktuationen, „spontaner“ Symmetriebrechung oder sonstigen Spielereien mit dem Higgs-Feld ausgeht, der (physikalische) Zufall ist vom Beginn des Universums nicht wegzudenken (es ist zu betonen, dass die enorme Zufallsbedeutung auch für diverse zyklische, Multi- und Paralleluniversen-Theorien gilt). Dasselbe gilt auch für die gesamte weitere Entwicklung des Universums: der Zufall ist für die Evolution des Universums als komplexes System eine conditio sine qua non. Nun scheint der gesamte Kosmos mit seinen Naturkonstanten, den Begebenheiten unserer Milchstraße sowie den genauen Eigenschaften unseres Planetensystems (Masse der Erde, Entfernung zur Sonne, Lebensdauer der Sonne usw.) perfekt auf den Menschen abgestimmt – ja geradezu für uns geplant. Während das Schwache Anthropische Prinzip mit dem simplen Verweis auf unsere Existenz eine plausible Erklärung für die Möglichkeit der Existenz eines erkennenden Subjekts aus einer logischen Konsequenz liefert, sind verschiedene Formen des Starken Anthropischen Prinzips der oben beschriebenen Zufallshaftigkeit der Welt wegen abzulehnen. Der kosmologische Zufallscharakter der Stellung des Menschen wird neben den physikalischen Konstanten sowie statistisch begründeten Verteilungsmustern verschiedener „Materiekonglomerate“ auch von der topologischen Stellung des Menschen – und damit im direkten Freudschen kosmologischen Sinn – im All begründet: die Erde verlor ihre Stellung im Zentrum der Welt und musste der Sonne weichen. Unser Sonnensystem wiederum wurde zu einem unter vielen innerhalb unserer Galaxie, der Milchstraße, degradiert. Die Milchstraße ihrerseits war alsbald nurmehr eine Galaxie in einem Galaxienhaufen unter Milliarden anderer. Diese „Verlorenheit“ bzw. „Unbedeutsamkeit“ des Menschen wird heute in der Kosmologie mit dem sogenannten „Kopernikanischen Prinzip“ beschrieben, das eine im Universum ausgezeichnete Stellung des Menschen und der Erde verneint. Über all dem thront darüber hinaus die (nach momentanem Forschungsstand mit „ja“ zu beantwortende) Frage nach der Unendlichkeit des Alls. Freud hatte Recht: die Kosmologie meint es nicht gut mit einer Sonderstellung des Menschen – und der Zufall trägt daran maßgeblichen Anteil.

Über die Schnittstelle der noch sehr jungen Disziplin der Exobiologie gelangen wir von der Kosmologie zu dem zweiten Freudschen Kränkungskomplex, der Evolutionsbiologie: die heutigen naturwissenschaftlichen Erkenntnisse gehen dabei weit über die von Freud angesprochene Schmach der animalischen Natur des Menschen hinaus – der Mensch ist (natur)wissenschaftlich ein Produkt des Zufalls. Der Weg über die chemische Evolution zur Entwicklung biologischer Strukturen kann wiederum mit Selbstorganisationsprozessen komplexer Systeme erklärt werden. Phasenübergänge der (Molekül)Systeme an instabilen Situationen führen zu einer Art Selbsttranszendenz und damit Emergenz des Lebens. An dieser Stelle wird erneut die Rolle des Zufalls für unser menschliches Sein deutlich – er ist es, der für die entscheidenden Variationen des Erbgutes sorgt und den evolutiven Motor von Selektion und Mutation maßgeblich antreibt. Die Entstehung des Menschen ist dabei keineswegs ein teleologisch bedingter Prozess, der einem Optimierungsplan folgt. Somit sind Finalitätsgedanken einer zielgerichteten Entwicklung der Natur aus der Tierwelt hin zum Menschen falsch. Pseudowissenschaftliche Auswege aus diesem „Dilemma“ wie Intelligent Design, Kreationismus oder Starke Anthropische Prinzipien sind auf Grund ihres Charakteristikums „pseudowissenschaftlich“ hier in der Evolutionsbiologie ebenso wie in der Kosmologie hinfällig. Dazu kommt, dass der zu „Leben“ führende Evolutionsprozess nicht grundsätzlich an die irdische Kohlenstoffchemie gebunden ist – die systemtheoretischen Mechanismen, die Leben erzeugen, funktionieren im Sinne von informationsverarbeitenden Systemen universell.

Mit dem dritten Forschungskomplex der „drei Kränkungen“ kommen wir nun zu dem im Moment wissenschaftlich am meisten umkämpften: während in der Kosmologie und Evolutionsbiologie weite Felder mittlerweile mit gesicherter naturwissenschaftlicher Erkenntnis zugänglich sind (etwaige Probleme betreffen v.a. die jeweiligen „Anfänge“), werden die Neuro- und Kognitionswissenschaften noch von vielen un- bzw. nur teilweise geklärten Themenfeldern beherrscht. Beispielhafte Forschungsgegenstände sind Bewusstsein, Geist, (freier?) Wille, Identität, Wahrnehmung und Künstliche Intelligenz. Auch hier wird viel mit der Theorie selbstorganisierender, komplexer Systeme gearbeitet. Interessanterweise scheint sich – zumindest partiell – in den Neuro- und Kognitionswissenschaften ein Trend zu bestätigen, der mit Freud begann und bis heute in gewisser Weise als gegenläufig gegenüber der Entwicklung der „restlichen“ Wissenschaftslandschaft (ungefähr zeitgleich mit Evolutionsbiologie, Thermodynamik, Quantenmechanik) bezeichnet werden kann: in den – pauschal gesprochen – das Gehirn betreffenden Wissenschaftsdisziplinen wurden nach und nach „Freiheitsgrade“ verworfen, bis schließlich und aktuell der „Neurodeterminismus“ eine entscheidende Rolle in der scientific community spielt(e). Doch genau an dieser Stelle wird nun dem Zufall eine Ehre zuteil, die in den bisherigen Ausführungen nicht denkbar war: kann der Zufall im Freudschen Postulat der Macht des Unterbewussten noch als Gegner der freien Selbstbestimmung aufgefasst werden, ist er es nun, der die Fahnen der menschlichen Freiheit gegen (neuro)deterministische Gedanken hochhält. Der Zufall öffnet in diesem Fall erneut jene Türe zum menschlichen Stolz, die er zuvor mit ziemlicher Deutlichkeit verschlossen hatte (wobei diese Argumentationslinie mit sehr vielen Problemen verbunden ist).

Es sollte nun zum Abschluss klar sein, dass der Zufall ein das Weltgeschehen maßgeblich beeinflussender Faktor ist. Der Zufall ist der Antrieb des Neuen und damit „Gönner des Menschen“. Auf der einen Seite sind vom Zufall bestimmte Systeme zwar (begrenzt) mathematisch modellierbar bzw. statistisch greifbar, doch bleibt das Einzelergebnis einer direkten Beschreibung entzogen, eine konkrete Vorhersage ist nicht möglich und somit bleibt der Zufall unbeherrschbar. Der Mensch hat die Macht des Zufalls anzuerkennen, wenngleich er ihm nicht vollkommen „machtlos“ gegenübersteht: mit entsprechenden (mathematischen) Methoden kann er von dem Verständnis Komplexer Systeme ausgehend Rahmenbedingungen erkennen sowie möglicherweise ändern und manch Entwicklung antizipieren. Neben dieser mathematisch-naturwissenschaftlich motivierten Herangehensweise an den Zufall und dessen Akzeptanz stellt sich die Frage, ob nicht möglicherweise auch die Religion bzw. Theologie eine Antwort auf die Ohnmacht des Menschen gegenüber der (nur begrenzt fassbaren) Omnipotenz des Zufalls bieten kann. Ist begründete Religion trotz der Bedeutung des Zufalls möglich? Es gibt zwar auch die Auffassung, Religion mit ihrem wissenschaftlichen Begleiter Theologie sei selbst dann hinsichtlich Moral etc. „sinnvoll“, wenn die Prämissen bzw. Grundpfeiler falsch seien, doch diese Meinung ist in meinen Augen nicht haltbar. Wendet man sich der Religion zu, muss sie rational begründbar sein und einen Wahrheitsanspruch vertreten. Folglich muss die theologische Wahrheit mit der naturwissenschaftlichen Wahrheit kompatibel sein und sich letztendlich zu der „einen“ Wahrheit zusammenfügen. Es ist zwar klar, dass die jeweils aktuelle naturwissenschaftliche „Wahrheit“ fallibel ist, dennoch sollte die Theologie im Idealfall mit dem naturwissenschaftlich hochgradig bestätigten Zufallsprimat verträglich sein (können). Einen möglichen Lösungsweg in diese Richtung leistet die thomistische Unterscheidung von primären und sekundären Ursachen, wobei stets im Auge behalten werden sollte, dass dabei das „irdische“ Kausalitätsdenken nicht mehr anwendbar ist, sondern dass es sich hier um Analogien handelt. Eine weitere Lösung des „Problems“ des zufällig in die Welt gesetzten Menschen könnte die Akzeptanz des (physikalischen) Möglichkeitsraumes als „göttlicher Wille“ sein. Etwaige Schwierigkeiten mit der Theodizeefrage werden in diesem Modell von theologischen! „Wahrheiten“ kommend auf Grund immer noch ausreichender „direkter“ göttlicher Eingriffe in diese Welt auch nicht bedeutender als in existierenden. Sofern man möchte, kann man an dieser Stelle das Zepter der „Problemlösung“ der Theologie überreichen.

Meine Literaturempfehlung für eine sowohl interdisziplinäre als auch wissenschaftshistorische Beschäftigung mit dem Zufall:

Klaus Mainzer: Der kreative Zufall - Wie das Neue in die Welt kommt. München: C. H. Beck 2007

Nachtrag (01.08.08): eine schöne Diskussion zum Thema Komplexität hat sich im Blog von Monika Armand Das Unfassbare erfassen? Komplexitätsforschung, Chaos und Ordnung.... ergeben.