„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Charlie Dunbar Broad über Emergenz

(E) Die Makroeigenschaft E eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist emergent, gdw.:

(a) Der Satz "Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Eigenschaft E" ein wahres Naturgesetz ist[2], aber:

(b) Die Eigenschaft E kann prinzipiell nicht aus der Kenntnis all der Eigenschaften abgeleitet werden, die die Komponenten C1, …, Cn isoliert oder in anderen Anordnungen besitzen.

Charlie Dunbar Broad
Charlie Dunbar Broad

1. Reduktive Erklärbarkeit und Emergenz

Frage 1: Wie verhalten sich die Makroeigenschaften eines komplexen Systems zu seiner Mikrostruktur, d.h. zu den Eigenschaften der Teile, aus denen das System besteht, und der Anordnung dieser Teile?

C. D. Broad (The Mind and Its Place in Nature, 1925): Wir müssen reduktiv erklärbare von emergenten Makroeigenschaften voneinander unterscheiden.

Angenommen, das komplexe System S besteht aus den Komponenten C1, ¼, Cn, die auf die Weise R angeordnet sind. D.h. angenommen, S hat die Mikrostruktur [C1, ¼, Cn; R]. 

(R) Eine Makroeigenschaft E von S ist genau dann reduktiv erklärbar, wenn E aus der vollständigen Kenntnis der Eigenschaften deduziert werden kann, die die Komponenten C1, ¼, Cn isoliert oder in anderen Anordnungen haben.

(E) Eine Makroeigenschaft E von S ist genau dann emergent, wenn zwar alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, ¼, Cn; R] die Eigenschaft E haben (müssen), E aber nicht aus der vollständigen Kenntnis der Eigenschaften deduziert werden kann, die die Komponenten C1, ¼, Cn isoliert oder in anderen Anordnungen haben.

"Put in abstract terms the emergent theory asserts that there are certain wholes, composed (say) of constituents A, B, and C in a relation R to each other; that all wholes composed of constituents of the same kind as A, B, and C in relations of the same kind as R have certain characteristic properties; that A, B, and C are capable of occurring in other kinds of complex where the relation is not of the same kind as R; and that the characteristic properties of the whole R(A,B,C) cannot, even in theory, be deduced from the most complete knowledge of the properties of A, B, and C in isolation or in other wholes which are not of the form R(A,B,C). The mechanistic theory rejects the last clause of this assertion."
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Charlie Dunbar Broad: The Mind and its Place in Nature (1925), S. 61

2. Beispiel

Beispiel Kochsalz: Ein Stück Kochsalz (Kochsalz besteht bekanntlich aus Natrium- und Chlorionen, die sich in Form eines Gitters anordnen.) Die Frage nach emergenten und reduktiv erklärbaren Eigenschaften wird hier die Frage danach, wie sich die Makroeigenschaften von Salz – z.B. seine Festigkeit, seine Wasserlöslichkeit – zu den Eigenschaften der Natrium- und Chlorionen, aus denen Salz besteht, und zur Anordnung dieser Ionen in einem Ionengitter verhalten.

System S: Ein Stück Kochsalz.

Bestandteile B von S: Natrium- und Chlorionen.

Makroeigenschaft E von S: wasserlöslich sein.

(R) Die Eigenschaft E von S ist reduktiv erklärbar, wenn man (zumindest im Prinzip) anhand von Kenntnissen darüber, welche Eigenschaften Natrium- und Chlorionen in Isolation oder in anderen Anordnungen haben, deduzieren kann, dass S wasserlöslich ist.

(E) Die Eigenschaft E von S ist emergent, wenn alle Stücke Kochsalz E naturgesetzlich haben müssen, aber man nicht einmal im Prinzip anhand von Kenntnissen darüber, welche Eigenschaften Natrium- und Chlorionen in Isolation oder in anderen Anordnungen haben, deduzieren kann, dass S wasserlöslich ist.

3. Hintergedanke

Frage 2: Warum wählt Broad stets die komplizierte Formulierung "die die Komponenten C1, ¼, Cn isoliert oder in anderen Anordnungen haben"?

Antwortidee: Um zu vermeiden, dass alle nomologisch von der Mikrostruktur eines Systems abhängigen Makroeigenschaften trivialerweise als reduktiv erklärbar eingestuft werden müssen.

Beispiel Kochsalz: Zu den Eigenschaften von Natrium- und Chlorionen gehört auch diese Eigenschaft:

(E2) einen festen und wasserlöslichen Körper zu bilden, wenn sie in Form eines Gitters angeordnet sind.

Wenn man auch auf die Eigenschaft E2 zurückgreifen darf, lässt sich natürlich aus den Eigenschaften von Natrium- und Chlorionen deduzieren, dass Körper, die aus einer gitterförmigen Anordnung dieser Ionen bestehen, fest und wasserlöslich sind. In diesem Fall wären alle Makroeigenschaft reduktiv erklärbar!

Das heißt: Broads Formulierung hat vermutlich den Sinn, solche Eigenschaften auszuschließen. D.h. er möchte sicherstellen, dass bei dem Versuch zu klären, ob eine Makroeigenschaft E aus den Eigenschaften der Teile des Systems und deren Anordnung abgeleitet werden kann, nur auf die grundlegenden Eigenschaften der Teile und auch nur auf die allgemeinen Naturgesetze Bezug genommen wird, die für diese Teile gelten.

Frage 3: Was heißt es, dass eine Makroeigenschaft aus den Eigenschaften der Teile eines Systems und deren Anordnung deduziert werden kann?

Antwortidee: Ob das Vorliegen einer Makroeigenschaft E eines Systems S aufgrund dieser Basis deduziert werden kann, hängt davon ab, ob sich aus dieser Basis ergibt, dass das System alle für E charakteristischen Merkmale haben muss.

Eigenschaften sind in der Regel durch eine Reihe von Merkmalen charakterisiert:

· etwas hat die Eigenschaft, ein Schimmel zu sein, genau dann, wenn es die Merkmale hat, weiß und ein Pferd zu sein.

· etwas hat die Eigenschaft, magnetisch zu sein, genau dann, wenn es Eisenfeilspäne anzieht, wenn es in Kreisleitern, durch die es geführt wird, einen Strom induziert, und wenn es all die anderen Verhaltensweisen zeigt, die für das Magnetischsein charakteristisch sind.

· etwas hat eine Temperatur von 300 K genau dann, wenn es bei Berührung eine bestimmte Wärmeempfindung auslöst, wenn es bei einem Thermometer, mit dem es ins thermische Gleichgewicht gebracht wird, die Quecksilbersäule auf die Marke 26,85° C steigen lässt und wenn es all die anderen Ursachen und Wirkungen hat, die für diese Temperatur entscheidend sind.

Also: Wenn man die Makroeigenschaft E eines Systems S aus seiner Mikrostruktur deduzieren will, muss man daher offenbar nichts anderes tun, als zu zeigen, dass jedes System mit dieser Mikrostruktur alle Merkmale hat, die für E charakteristisch sind.

Allerdings reicht es nicht aus zu zeigen, dass dies de facto so ist. Vielmehr gilt, dass man E dann und nur dann aus der Mikrostruktur von S deduzieren kann, wenn sich aus den allgemeinen Naturgesetzen ergibt, dass jedes System mit dieser Mikrostruktur alle für E charakteristischen Merkmale besitzen muss.

4. Finale Anmerkungen

Sowohl für reduktiv erklärbare als auch für emergente Eigenschaften gilt:

(a) Der Satz "Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Eigenschaft E" ein wahres Naturgesetz ist, aber:

Also: Sowohl reduktiv erklärbare als auch emergente Eigenschaften hängen nomologisch von den jeweiligen Mikrostrukturen der entsprechenden Systeme ab.

Drei Anmerkungen hierzu:

1. (a) reicht wohlmöglich nicht als physikalistische Minimalforderung aus.

(a) beschreibt eine nomologische Supervenienzbeziehung: Wenn zwei Systeme die Mikrostruktur [C1,...Cn; R] haben, haben sie auch die Eigenschaft E.

Beispiel mentale Eigenschaften: Wenn zwei Personen dieselbe physischen Eigenschaften haben, dann besitzen sie auch dieselben mentalen Eigenschaften.

Aber: Eine Supervenienztheorie des Mentalen ist auch mit einem Eigenschaftsdualismus kompatibel. Dieser ist aber dezidiert nicht-physikalistisch!

Mögliche Schlussfolgerung: Ein Physikalist muss nicht nur eine Supervenienz, sondern auch eine Reduzierbarkeit von mentalen Eigenschaften auf physische Eigenschaften behaupten.

2. (a) besagt für reduktive und emergente Eigenschaften etwas anderes.

a. Wenn E emergent ist, ist das Gesetz (a) ein "nicht weiter ableitbares Gesetz".

Das heißt unter anderem:

"[....] Wenn E emergent ist, dann kann dieses Gesetz ´nur´ dadurch ´entdeckt´ werden, dass man eine Reihe von Systemen mit der Mikrostruktur [C1, ..., Cn; R] untersucht, das man dabei feststellt, dass alle diese Systeme die Eigenschaft E haben, und dass man dieses Ergebnis induktiv auf alle Systeme mit dieser Mikrostruktur überträgt."

- Charlie Dunbar Broad: The Mind and its Place in Nature (1925), S. 64f.

a. Wenn E reduktiv erklärbar ist, ist das Gesetz (a) weiter ableitbar aus den für C1, ... Cn geltenden Naturgesetzen, zu denen nach Broad einfache Gesetze, Naturgesetze und Brückenprinzipien gehören.

Das heißt unter anderem: Wenn E reduktiv erklärbar ist, kann man die Eigenschaft E von S ableiten, ohne das Makrosystem S angesehen zu haben. Denn es ist in einem gewissen Sinne undenkbar (naturgesetzlich unmöglich), dass S die Mikrostruktur [C1,…, Cn; R], aber nicht die Makroeigenschaft E besitzt.

Schlussfolgerung: Wenn E reduktiv erklärbar ist, ist E aus [C1,...,Cn;R] und den geltenden Naturgesetzen prognostizierbar.

Emergente Eigenschaften sind aber in genau diesem Dinge unvorhersagbar.

3. C. D. Broads Analyse des Emergenzbegriffs lässt sich somit so präzisieren:

(E) Die Makroeigenschaft E eines komplexen Systems S mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] ist emergent, gdw.:

(a) Der Satz "Alle Systeme mit der Mikrostruktur [C1, …, Cn; R] haben die Eigenschaft E" ein wahres Naturgesetz ist[2]; Aber:

(b1) wie sich die Teile C1, ..., Cn verhalten, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind, lässt sich nicht aus den allgemeinen einfachen Interaktionsgesetzen ableiten, die für diese Teile gelten;

(b2) es gibt kein Brückengesetz, demzufolge S alle für E charakteristischen Merkmale hat, wenn sich seine Teile C1, ..., Cn so verhalten, wie sie es tun, wenn sie auf die Weise R angeordnet sind.

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