digitalien.org — Stefan Knecht

Glauben, Wissen und Schrödingers Kühlschrank

Dies ist eine Auftragsproduktion für Expedition Arbeit und deren Conférencier, Florian Städtler.

Bestellt wurde eine kurze Erläuterung, was genau nun Wissenschaft ist.
Auf ein ‘so kurz als nötig’ kann man sich einigen.

Bitte den ausklappbaren Lesehinweis beachten.

Lesehinweis: Produktion vs KonsumIch bin kein aktiv oder experimentell Forschender sondern Wissenschaftskonsument. Das ist ein Unterschied: ich produziere kein neues Wissen sondern trage zusammen, was an Informationen zugänglich ist, gliedere ein wenig und finde manchmal Verbindungen und biete darauf Interpretationen an — also: meine Deutungen. Jede:r findet seine und vielleicht andere.

Dazu muss man Informationen suchen wollen. Darüberhinaus muss man weiters über verschiedene Interpretationen gepflegt debattieren wollen.

Zwischen Daten, Informationen, Wissen und Kompetenz gibt es einen Unterschied, der in der Guglhupf-Analogie behandelt ist.

Schrödingers Kühlschrank: wissen, glauben, Esoterik und Globuli

Grob vereinfacht funktioniert Wissenschaft so:

Man stellt eine Theorie auf und macht sich daran, sie zu beweisen. Dabei macht man alles transparent, so dass andere alles nachvollziehen können.

Was eine gute Theorie ausmacht, kommt weiter unten.

Ein schönes Beispiel zur Differenzierung wissenschaftlichen Denkens von anderen Weltsichten ist Schrödingers Kühlschrank:

Wenn ich sage »Im Kühlschrank ist Bier!« und dann an den Kühlschrank gehe um meine Aussage zu überprüfen, betreibe ich schon eine Vorform von Wissenschaft.

Wenn ich hingegen sage »Im Kühlschrank ist Bier!« aber nicht nachsehe, weil ich glaube, dass welches da ist, dann ist das Religion.

Sage ich aber »Im Kühlschrank ist Bier!«, sehe nach entdecke aber kein Bier, die Tür schliesse und weiter behaupte, im Kühlschrank sei Bier, dann ist das Esoterik.

Und wenn kein Bier im Kühlschrank ist, ich die Milch rausnehme und sage »Das wirkt wie Bier! Immerhin stand da mal Bier daneben!« — dann ist es Homöopathie.1Holger Röpke ist der originale Autor dieses Beispieles und hat das auf jeden Fall vor 2018 so geschrieben. Aus dieser Zeit ist meine Notiz. Ein ordentliches Zitat ist das somit nicht, allein die URL auf Google+ ist noch vorhanden, geht aber ins Leere weil Google das an sich brauchbar gute G+ in die Tonne trat usw.
https://plus.google.com/+HolgerKoepke/posts/DmXq13eurEk

Prüfbare Mechanismen und evidente Zusammenhänge statt Vertrauen und Glauben

Wissenschaft liefert durch kontrollierbare Methoden verlässlichere Erkenntnisse als die Esoterik oder Anthroposophie (…). Sie stellt Zusammenhänge her und zeigt Mechanismen auf, die ein immer besseres Verständnis der Dinge ermöglichen. Ein Verständnis, das über bloßes Fühlen, Meinen und Wollen, Spekulieren und Phantasieren hinaus geht (…) weil es prüfbar und rational nachvollziehbar ist.2Fink 2022, 00:00:40(…) anders als Immunisierung und Dogmatismus, die wir in den Pseudowissenschaften finden.3Fink 2022, 35:15

Wissenschaft beruht damit nicht auf Glauben oder Vertrauen sondern auf Belegen und Kontrollen. Wie im Beispiel mit dem Bier in Schrödingers Kühlschrank.4Das Beispiel ist ein wenig schief, wie Sie vielleicht bemerken konnten. Bei Schrödingers Katze geht es um etwas anderes, genauer um eine Kritik an einer frühen Fassung der Quantenmechanik. Aus der Wikipedia: In einer Kiste befinden sich eine Katze, ein radioaktives Präparat, ein Detektor für die beim Zerfall erzeugte Strahlung und eine tödliche Menge Gift, die bei Ansprechen des Detektors freigesetzt wird. Das Paradoxon besteht erstens darin, dass in dem Gedankenexperiment eine Katze in einen Zustand gebracht wird, in dem sie nach der Kopenhagener Deutung gleichzeitig „lebendig“ und „tot“ ist. Zweitens würde, ebenfalls nach der Kopenhagener Deutung, dieser unbestimmte Zustand so lange bestehen bleiben, bis er von einem Beobachter untersucht wird. Dann erst würde die Katze auf einen der Zustände „lebendig“ oder „tot“ festgelegt. Beides widerspricht der Anschauung und Alltagserfahrung mit makroskopischen Dingen.

Abseits vom Bier im Kühlschrank verhält sich Wissenschaft im Großen wie ein Puzzle aus unbekannt vielen Teilen: jede Studie betrachtet einen meist kleinen Ausschnitt. Ganz viele methodisch saubere Studien belegen Evidenz — bis neue Evidenzen auftauchen und man seine Interpretation anpasst.

Phänomene beobachten und beschreiben: der Wiener Kreis

Der logische Empirismus war die Klammer des Wiener Kreises vor gut 100 Jahren.5https://de.wikipedia.org/wiki/Wiener_Kreis#%C3%9Cberblick Die Gruppe war beeinflusst von u.a. Ludwig Wittgenstein, Karl Popper und  anderen.6Quelle: https://www.univie.ac.at/AusstellungWienerKreis/der-wiener-kreis.html »1924 gründeten ein Philosoph (Moritz Schlick), ein Mathematiker (Hans Hahn) und ein Sozialreformer (Otto Neurath) einen philosophischen Zirkel in Wien, um eine wissenschaftliche Weltauffassung zu entwickeln und zu verbreiten.

In regelmäßigen Abständen wurden philosophische Fragen diskutiert:

Wodurch zeichnet sich wissenschaftliche Erkenntnis aus? Haben metaphysische Aussagen einen Sinn? Worauf beruht die Gewissheit von logischen Sätzen? Wie ist die Anwendbarkeit der Mathematik zu erklären?

Junge Denker wie der Philosoph Rudolf Carnap, der Logiker Kurt Gödel und der Mathematiker Karl Menger stießen zur Gruppe, andere (wie Karl Popper und Oskar Morgenstern) standen im Nahverhältnis. Rasch wurde der Zirkel zur Hochburg des logischen Empirismus. Er orientierte sich an Albert Einstein, Bertrand Russell und Ludwig Wittgenstein. Führende Köpfe in Prag und Berlin, Cambridge und Harvard griffen die Themen auf.

«

Wissenschaftliche Weltauffassung ist demnach logische Analyse.

Aussagen sollen in einer der physikalischen Nomenklatur ähnlichen, universalen Wissenschaftssprache, auf empirisch Gegebenes zurückgeführt werden können. Beobachtungen seien intersubjektiv, intersensuell und objektorientiert: welche Person wahrnimmt, sei ebenso unbedeutend wie die Sinne, mit denen Beobachtung geschieht.

Da aber nicht alle Phänomene durch die reine Beobachtungssprache erfasst werden könnten, müsse immer eine Verbindung mit prüfbaren Beobachtungen hergestellt werden. Aussagen, bei denen das nicht gelingt, seien sinnleere Scheinsätze, führen auf Scheinprobleme und sind damit nicht Gegenstand der Wissenschaft.

Intuition? Ist OK, muss Nachprüfung standhalten.

»Die von Metaphysikern als Erkenntnisquelle besonders betonte Intuition wird von der wissenschaftlichen Weltauffassung nicht (…) abgelehnt. Wohl aber wird eine nachträgliche rationale Rechtfertigung jeder intuitiven Erkenntnis angestrebt und gefordert. Dem Suchenden sind alle Mittel erlaubt; das Gefundene aber muß der Nachprüfung standhalten.«7(Neurath et al 1929, 307)

Popper: kritische Rationalismus als aufgeklärter Alltagsverstand

Der spätere, kritische Rationalismus von Karl Popper weist das Sinnkriterium des Wiener Kreises zurück und führt stattdessen Falsifizierbarkeit als Kriterium zur Abgrenzung von der Metaphysik ein.8https://de.wikipedia.org/wiki/Metaphysikkritik#Analytische_Kritik_am_logischen_Empirismus Popper formuliert normativ, wie Wissenschaft idealerweise funktionieren soll.

Wissenschaft besteht nach Popper aus Satzsystemen, aus denen Falsifikationsinstanzen und damit prüfbare Aussagen ableitbar sind. Das unterscheide Wissenschaft vom Dogma, das keine Prüfung oder Widerlegung zulässt.9(Fink 2022, 21:20)

Popper: »Man schlage immer nur Hypothesen vor. Auch ausformulierte Theorien haben immer nur einen hypothetischen Charakter.«.10(Fink 2022, 21:46)Bis bessere Theorien die Phänomene treffsicherer und mit weniger Anomalien und Hilfskonstruktionen erklären.

Prüfen: Je besser getestet, um so verlässlicher

Wissenschaftliche Aussagen sind umso verlässlicher, umso häufiger sie sich bei Tests bewährt haben. Es gibt damit keine Sicherheit des Wissens. Etwas Neues zu entdecken ist nicht planbar. 

»Man muss eben kühne Vermutungen anstellen und dann prüfen, so wird man weiterkommen.«, sagte Popper11(Fink 2022, 23:00)

Unklar bleibt, welche Konsequenzen aus einer Falsifikation gezogen werden und was genau widerlegt wurde.

Evolution des Normalen und Dynamik durch Revolutionen

Thomas Kuhn war ein bedeutender Wissenschaftstheoretiker des 20. Jahrhunderts. Kuhn beschreibt »Wissenschaft als eine Folge von Phasen der Normalwissenschaft, unterbrochen von wissenschaftlichen Revolutionen. Ein zentrales Konzept ist hierbei das Paradigma; ein Paradigmenwechsel sei eine wissenschaftliche Revolution. Das Verhältnis von Paradigmen, zwischen denen eine Revolution liegt, bezeichnet Kuhn als inkommensurabel, was hier bedeutet: nicht mit dem gleichen (begrifflichen) Maß messbar.«12Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Thomas_S._Kuhn Die Dynamik bestehe nicht nur aus Revolutionen, in denen eine durch eine andere Theorie abgelöst wird. In der praktischen ‘normalen Wissenschaft’ wird, wenn Anomalien in einem Paradigma auftreten, zuerst versucht, das Bewährte auszuschöpfen und durch Zusatzhypothesen zu lösen.

»Wissenschaft verfeinert den Alltagsverstand«

Wissenschaftliche Erklärungen sind systematischer als nicht-wissenschaftliche weil sie Erklärungen mit Hilfe von Theorien oder Modellen und der eingeführten theoretischen Entitäten bieten.13(zitiert nach Bartels, S. 113, im Podcast von Fink 2022 ca. bei 35:00)

Was macht eine gute Theorie aus? Problemlösung ermöglichen.

Eine gute Theorie erklärt Phänomene (…) und bietet Strukturwissen über die Vielfalt des von ihnen erfassten Phänomenbereiches.14Fink 2022, 00:02:40

Es gibt nichts praktischeres als eine gute Theorie.

mehrere Zuschreibungen: Lewin, Kant oder Einstein (also muss es verflixt schlau sein) Tweet
Eine gute Theorie liefert ein ausgefeiltes Netz theoretischer Beziehungen und ermöglicht viele Problemlösungen um Voraussagen sinnvoll zu korrigieren. (…) Auch die Astrologie macht differenzierte Voraussagen. Sie hat aber kein Instrumentarium, um in der Erkenntnis weiter zu kommen, wenn sich eine Voraussage als falsch erweist.15(Fink 2022, 26:20)

Von der Theorien zum anwendbaren Modell

Eine gute Theorie bietet eine Struktur von Begriffen. Ein Modell konkretisiert und ermöglicht die Anwendung auf spezielle Fälle und konkrete Systeme. Darin muss sich eine gute und aussagekräftige Theorie bewähren. Ihre Fruchtbarkeit liegt in der Vorhersagekraft von Zuständen, die man noch nicht so genau kennt und in Erklärungsleistungen wenn Variablen sich ändern. So können Aussagen über die Auswirkungen von Interventionen geschaffen werden. Was geschieht, wenn in ein System eingegriffen wird?16(Fink 2022, 31:16)

Qualitative Modellierung ist ein Weg zur Theoriebildung

Eine unscharfe und qualitative statt einer mathematisierten Modellierung kann auch ein Weg zu einer Theorie sein. Es werden Einflussgrössen oder rückgekoppelte Wirkungen modelliert und liefern nicht-triviale Vorhersagen. Das geschieht so etwa in der Ökologie oder Soziologie, wo es um summarische Wirkungen oder die Ergebnisse kooperativen Verhaltens geht.17(Fink 2022, 34:27)

(Note to myself: Es öffnet sich ein neues Feld. Eine Theorie oder ein brauchbares, validierbares Modell zu ‘agiler Arbeitsorganisation’ fehlt. Zwar gibt es zig Frameworks und Erfahrungsberichte und Schaubilder — doch noch keine Theorie.)

Missverständnisse über wissenschaftlichen Konsens

Wissenschaftlicher Konsens ist keine diskursive Aushandlung sondern die Evidenz der ‘Mehrheit’ vorliegender Daten. Es geht nicht um die Anzahl Studien zu einer Frage oder um Mächtigkeit/Volumen erhobener Daten sondern um deren methodische Konsistenz. Die Beweislast liegt damit bei demjenigen, der dem wissenschaftlichen Konsens widerspricht. Je stärker der Widerspruch, desto stärker müssen die Methoden sein, mit denen man den Widerspruch belegt. Wissenschaftlicher Konsens verändert sich also mit neuen evidenten Erkenntnissen, die beobachtbare Phänomene besser erklären als zuvor.18(Nguyen-Kim und Schulze. 2021, 229) Das wissenschaftliche Prinzip ist: mit stärkerer Evidenz muss man eine Meinung/Interpretation ändern.

»Wenn sich die Fakten ändern, ändere ich meine Meinung. Und Sie, was machen Sie?«

John Maynard Keynes (zit. nach Chamberland 2016, 191) Tweet

Evidenz, das Sauviech

Evidenz wird über statistische Methoden und die Signifikanz von Effektgrössen belegt. Signifikanz ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Ergebnis nicht zufällig ist.

Im Wort »Wahrscheinlichkeit« steckt das schon drin: der Schein, etwas sei wahr ist tatsächlich aber zufällig.

Weiters sind Korrelation und Kausalität zu entscheiden, Reliabilität und Validität zu prüfen.

Lieblingsmeme zu Korrelation vs Kausalität, leider ohne Originalquelle.

(Das sprengt den Rahmen nun.)

Ein Signifikanz- oder p-Wert von 0,05 oder 5% entspricht einer Wahrscheinlichkeit von 1 in 20, dass also im Schnitt jeder zwanzigste Test einer wirkungslosen Behandlung oder Intervention »statistisch signifikant« wird.  Etwas erscheint wirksam, geschieht aber zufällig: je grösser der p-Wert, desto Zufall. 

Die 5%-Signifikanz ist eine Vereinbarung der scientific community, wie »Norden ist oben« oder »rechts/links«. Man könnte ebenso sich auf 1% oder 2,746% einigen.

Noch arger: man kann die Signifikanz recht umstandslos manipulieren und die gemessenen Daten nachträglich einer Hypothese gefügiger machen.

(Das sprengt den Rahmen nun ganz erheblich. Es soll ja kurz bleiben.)

Evidenzen in den Sozialwissenschaften

In den Sozialwissenschaften kann nicht ähnlich kompromisslos wie in der Physik experimentiert werden. Soziale Systeme sind keine Stromkreise, in denen etwas immer gleich geschieht, wenn eine Spannung angelegt wird [eine Intervention geschieht]. Also kann eine Intervention (oder agiles Framework), muss aber nicht zu gleich beobachtbaren Ergebnissen führen. Diese immanente Unschärfe ist ein Problem für die Reproduzierbarkeit und das peer-review in der Sozialforschung.

Für instant Ernüchterung, siehe → Reproduzierbarkeitskrise19https://de.wikipedia.org/wiki/Replikationskrise

Das war noch nicht alles. Der Publication Bias kommt als weiteres gemeines Biest hinzu. Dieser Dämon hat als zweiten Vornamen die Aufmerksamkeitsknappheit: bei endlicher Aufmerksamkeit bevorzugt unsere bestechliche menschliche Kognition das Spektakuläre vor dem Alltäglichen. Was lauter schreit, wird eher gehört. »Mann beisst Hund« ist eine Meldung, »Hund beisst Mann« nicht.  Es sei denn, der Hund ist besonders oder der Mann prominent.

Publiziert werden Studien, wenn sie einen Wow-Effekt haben.

Da die Anzahl von Publikationen und deren Zitierhäufigkeit die globale Währung einer Wissenschaftskarriere sind, schielt die Wahrnehmung. Ein Nicht-Replizieren-Können ist keine Nachricht sondern langweilig, fällt unter den Tisch und bringt weder Ruhm noch Reichweite. Wenngleich ebendas, das nicht-Wiederholbare, so wichtig und informativ wäre wie die positive Meldung. Auch das ist normaler Wissenschaftsbetrieb. Und auch ein Webfehler.

Bei der Planung, Durchführung und Auswertung besonders sozialwissenschaftlicher Studien müssen von den Forschenden viele individuelle Entscheidungen getroffen und dokumentiert werden. Der Vergleich scheinbar ähnlicher Studien ist daher nicht nur schwierig sondern trägt auch zu einer schlechteren Reproduzierbarkeit bei. Aber vor allem: Je mehr menschliche Entscheidung und Interpretation in ein Forschungsthema fließen, desto weniger objektiv und sachlich werden die Ergebnisse sein.20(Nguyen-Kim und Schulze. 2021, 35)

Schön beobachten konnte und kann man dieses Phänomen an der erratischen Flugbahn der ‘Positiven Psychologie’. Einige (nicht alle!) Untersuchungen mit medial interessantem Wow-Effekt schafften es nicht durch den peer-review, scheitern an Validitätsproblemen oder Effektstärken. Mehr dazu in einer eigenen Mini-Serie.

 

Konsensdiskriminierung, False Balance und die Autoritätsfalle

Die Wissenschaftsjournalistin Mai Thi Nguyen-Kim fasst drei wesentliche Biases, kognitive Fehlleistungen in der öffentlich-medialen Wahrnehmung zusammen:

Konsensdiskriminierung ist die Unterrepräsentierung eines bestehenden, wissenschaftlichen Konsens. Das rührt aus dem Mangel, sich mit Grundlagen und Methoden zu beschäftigen. (… So ist) das schonungslose Auseinandernehmen und Hinterfragen ein wichtiger und normaler Teil des wissenschaftlichen Diskurses und des Peer Reviews.21(Nguyen-Kim und Schulze. 2021, 335)

False Balance ist eine mediale Inszenierung, bei der eine Stimme des wissenschaftlichen Konsens mit einer Außenseitermeinung kontrastiert wird. Ebendas geschieht auch in der Pandemiedebatte als Folge eines immanenten journalistischen Webfehlers22’Web’ von Weben, nicht dieses Indernetz: bei knapper Aufmerksamkeit bringt Skandalisierung zuverlässig mehr Aufmerksamkeit als nüchterne Kritik. »Ich habe Besseres zu tun.« ist eine schlüssige Reaktion, wenn es um die Sache geht und nicht um die Reichweite.23https://www.zeit.de/zett/politik/2020-05/ich-habe-besseres-zu-tun-wie-virologe-christian-drosten-die-bild-zeitung-zerlegt-boehmermann-kuehnert-charite-studie

Die Autoritätsfalle ist einer von vielen weiteren strukturellen Denkfehlern oder cognitive biases. Es ist der Fehlschluss, eine Professorin mit zwei Doktortiteln — ohne sich mit ihren Aussagen kritisch auseinanderzusetzen — für vertrauenswürdiger oder verlässlicher zu halten als eine hinreichend informierte Person ohne akademische Titel.24(adaptiert nach Nguyen-Kim und Schulze. 2021, 335)

(Das könnte nun noch länger so weiter gehen. Es sollte ja kurz werden. So kurz als nötig.

Wobei — die Wertigkeit von Argumenten könnte noch Nutzen stiften.)

Noch mehr Verwirrung? Evidenz sozialer Interventionen als Sequel dieses Textes wäre die erstbeste Möglichkeit. 

Quellen

Hier unten die im Text erwähnten Autoren und Werke. Weitere Fußnoten referenzieren direkt.

Bartels, Andreas. 2021. Wissenschaft. Grundthemen Philosophie. Berlin Boston: De Gruyter. ISBN 978-3-11-064824-9

Chamberland, M. 2016. Von Eins bis Neun. Große Wunder hinter kleinen Zahlen – Über 100 mathematische Exkursionen für Neugierige und Genießer. Heidelberg/Berlin (Springer).

Fink, Helmut. 2022. ‘Was ist eine gute Theorie?’ mp3. Kortizes-Podcast #46. Zugriff am 3.1.2022.

Neurath, Otto, Rudolf Carnap, and Hans Hahn. 1929. ‘Wissenschaftliche Weltauffassung. Der Wiener Kreis’, 10. URL

Nguyen-Kim, Mai Thi, and Ivonne Schulze. 2021. Die kleinste gemeinsame Wirklichkeit: wahr, falsch, plausibel?: die größten Streitfragen wissenschaftlich geprüft. Originalausgabe. München: Droemer.