4. Natur und ihre Erkenntnis

In der mittelalterlichen Philosophie bzw. Theologie war bereits eine Zweiteilung (Dichotomie) des Weltbildes angelegt. Natürliche Gegenstände gingen auf Gott und künstliche auf Menschen zurück. Beides waren aber Produkte eines zwecksetzenden Geistes und somit in gewisser Weise vergleichbar. In der Renaissance setzte sich deshalb der Gedanke durch, dass die Natur ebenso wie ein künstliches Gebilde behandelt und umgestaltet werden kann. Er wird vor allem mit René Descartes in Verbindung gebracht. Descartes, den man sowohl einen Philosophen als auch einen Mathematiker oder Naturwissenschaftler nennen kann, sieht, anders als noch Aristoteles, überall die gleichen Bewegungsgesetze wirken. Während Aristoteles Künstliches und Natürliches durch ein passives bzw. aktives Bewegungsprinzip unterscheidet, existieren diese Unterschiede für Descartes nicht.⁴⁵ Trotzdem ist die Welt für ihn eine geteilte Welt. Er differenziert aber nicht zwischen Künstlichem und Natürlichem, sondern wie vor ihm schon Augustinus zwischen Geist und Natur.

In den Naturwissenschaften gibt es vor allem eine umfangslogische Naturperspektive (Abschn. 4.2). Die von ihnen untersuchte Natur ist dabei auf den ersten Blick mit der Welt als Ganzem identisch. Sie umfasst das Universum, d. h. die Gesamtheit von Materie und Energie in Zeit und Raum, also alles, was es physikalisch gibt. Hinzu kommen noch die Gesetzmäßigkeiten, die das physikalische Verhalten bestimmen und auch zur Natur gerechnet werden. Die Zahl Eins, eine Romanfigur, ein Gesetz oder ein Gedanke gehören jedoch nicht dazu. Während diese „Dinge“ für moderate Naturwissenschaftler und -wissenschaftlerinnen nur methodisch ausgeschlossen sind, weil sie, obwohl es sie gibt, kein Teil des physikalischen Universums sind, existieren sie für radikal materialistische Angehörige der Naturwissenschaften nicht wirklich. Sie sind für sie lediglich Begleitphänomene materieller Prozesse.⁵⁸

Die Natur ist aus der Perspektive der Naturwissenschaften so beschaffen, dass Menschen grundsätzlich Zusammenhänge und Prozesse in ihr erkennen können. Andernfalls wäre Naturwissenschaft nicht möglich. Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftler forschen, indem sie logische Überlegungen anstellen und diese durch Beobachtungen oder eine künstlich hergestellte experimentelle Situation überprüfen. Die untersuchten Phänomene lassen sich dabei mithilfe von mathematischen Zusammenhängen beschreiben, die in den Gedanken der Forschenden formuliert werden. Die Naturwissenschaften setzen damit voraus, wir könnten auch sagen, sie glauben daran, dass die Natur sinnvoll organisiert ist und dass der menschliche Verstand sie grundsätzlich begreifen kann. Das Mittel, mit dem sie verstanden und beschrieben werden kann, ist nach naturwissenschaftlichen Verständnis die Mathematik (Zitat 4.7).⁵⁹

Das Weltbild der im 17. Jahrhundert entstehenden Naturwissenschaften war das „mechanistische“ Weltbild René Descartes. Die Natur wird darin als Maschine gedeutet, die nach einem erkennbaren Plan konstruiert ist. Naturvorgänge lassen sich dementsprechend wie die Teile eines Apparates in Einzelteile zerlegen und für sich betrachten. Im Experiment beispielsweise werden Teile der Natur von ihrer Umgebung isoliert, um sie ohne den Einfluss nicht gewünschter Faktoren zu untersuchen. Das Experiment lässt sich somit als „Frage an die Natur“ oder „kontrollierte Erfahrung“ verstehen.⁶¹

Die Bezeichnung Natur wurde nicht nur auf die Materie selbst angewendet, sondern auch auf die Gesetze, die ihre Bewegung bestimmen. Sie wurden Ende des 17. Jahrhunderts zunehmend mathematisch formuliert, u. a. 1687 von Isaak Newton in den „Mathematischen Prinzipien der Naturphilosophie“.⁶² Naturgesetze formulieren Zusammenhänge zwischen verschiedenen Größen und haben die Form von Wenn-dann-Aussagen.⁶³

Was aber müssen wir uns unter „Naturgesetzen“ konkret vorstellen? Für Descartes wurden sie von Gott in die Natur gelegt und zugleich „dem menschlichen Geist eingeprägt“⁶⁴. Der Begriff stellt ursprünglich somit eine Analogie zur menschlichen Gesetzgebung her, mit Gott als Gesetzgeber. Im Bild dieser Analogie muss sich die Natur nach den gesetzmäßig verfassten Geboten Gottes richten.⁶⁵ In den heutigen Naturwissenschaften hilft diese Analogie jedoch nicht weiter, da sie die Natur beschreiben wollen, ohne auf Gott als Erklärung zurückzugreifen.

Einer der Naturwissenschaftler, die versucht haben, den Naturgesetzbegriff näher zu fassen, war der Physiker Erwin Schrödinger. Seine 1922 an der Universität Zürich gehaltene Antrittsrede überschrieb er mit der Frage: „Was ist ein Naturgesetz?“.⁶⁶ Dabei ging er zunächst vom Verständnis der klassischen Physik aus (Zitat 4.8), um diesem eine neue, quantenphysikalisch begründete Auslegung entgegenzusetzen.

Wie Schrödinger feststellt, verstand man bis dahin eine regelmäßige Ereignisabfolge, die nicht zufällig geschieht, sondern durch „notwendige“ kausale Zusammenhänge bestimmt wird, als Naturgesetz. Das heißt, eine bestimmte Ursache muss immer und überall zu einer bestimmten Wirkung führen (Abb. 4.5).

In Abb. 4.5 wirkt die Ursache A auf B ein. B erfährt hierdurch eine Veränderung und wird zu B‘, das seinerseits als Ursache auf C einwirkt, usw. Damit eine Kausalerklärung Anwendung findet, reicht es nicht aus, dass B‘ zeitlich auf A folgt, vielmehr muss A auf B wirken und B‘ so verursachen. In diesem Prozess gibt es kein Ziel. Im mechanistischen Weltbild der klassischen Physik wird der „Weltenlauf“ allein durch die Position der Teilchen sowie mathematische Gesetzmäßigkeiten bestimmt. Wenn die Ausgangsbedingungen festliegen, ist alles vorherbestimmt bzw. determiniert (Zitat 4.9). In einer vollständig determinierten Welt kann es freie menschliche Entscheidungen nicht geben. Zu Ende gedacht, impliziert eine solche Sichtweise, dass Lebewesen und soziale menschliche Beziehungen letztendlich nichts anderes sind als die Bewegung von Elementarteilchen oder Atomen.

Schrödinger bezweifelt, dass die Natur eine determinierte Verfasstheit hat. Dabei bezieht er sich auf die von ihm mitbegründete Quantenphysik. Sie stellte Anfangs des 20. Jahrhunderts das vorherrschende Weltbild der klassischen Naturwissenschaft infrage, da die Prozesse auf atomarer und subatomarer Ebene nicht mehr mithilfe kausal vorgestellter Prozessstrukturen erklärt werden können. Hier sind keine klaren Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zu finden, oder anders gesagt, Ursache und Wirkung lassen sich nicht mehr klar voneinander trennen.⁶⁹

Eines der Beispiele, mit denen Schrödinger seinen Zweifel an der Existenz kausaler Naturgesetze begründet, ist der radioaktive Zerfall,⁷⁰ bei dem instabile Atomkerne unter Abgabe von Strahlung zerfallen und stabilere übrigbleiben. Für diesen Vorgang gibt es keine äußere Ursache. Ob ein einzelner Kern unter Abgabe radioaktiver Strahlung zerfällt, ist völlig offen und dem Zufall überlassen. So kann es bei zwei Urankernen, die an sich identisch sind und den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, sein, dass der eine Kern in der nächsten Minute zerfällt und der andere nicht. Angeben lässt sich nur eine Wahrscheinlichkeit für den Zerfall. Erst wenn eine große Zahl von Atomen vorliegt, wird aus Wahrscheinlichkeit ein Gesetz, mit dessen Hilfe vorhergesagt werden kann, wie viel nach einer bestimmten Zeit zerfallen ist. Makroskopisch können somit Zusammenhänge formuliert werden, die wie kausale Naturgesetze wirken. Es lässt sich beispielsweise eine Halbwertzeit ermitteln, mit der berechnet werden kann, wie viele Atomkerne nach einer bestimmten Zeit zerfallen sind. Welche das sind, ist aber völlig unbestimmt. Für Schrödinger sind die Prozesse in der Natur durch echte Zufälle bestimmt. Erst auf makroskopischer Ebene ergeben sich aufgrund der großen Zahl der beteiligten Teilchen aus Zufällen scheinbar geordnete Zusammenhänge (Zitat 4.10).

Insgesamt bleibt festzustellen, dass, obwohl in den Naturwissenschaften mit dem Begriff gearbeitet wird, nach wie vor Unklarheit darüber besteht, um was es sich bei einem Naturgesetz handelt und warum es gilt.⁷³ „Realisten“ glauben, dass Naturgesetze wirklich als solche existieren. Reduktionisten wie Schrödinger vertreten dagegen die Auffassung, dass es die Naturgesetze selbst nicht gibt, sondern dass sie Ausdruck von etwas anderem sind. Dieses andere ist selbst kein Naturgesetz, sondern beruht womöglich nicht auf Regeln, sondern auf Zufälligkeiten. Eine weitere Position versteht Naturgesetze als Denkstrukturen, mit denen wir die Natur beschreiben.⁷⁴

Bevor sich die Naturwissenschaften entwickelten wurde die Natur als „unwandelbare Welt“ wahrgenommen, die „Stabilität, Konstanz und Perfektion“ ausdrückte. Veränderungen betrafen nur Individuen, nicht aber Arten oder die Natur als Ganzes. Dieses Verständnis prägte zu Beginn der Neuzeit auch noch die Naturwissenschaften. Descartes setzt ein Universum voraus, das, ähnlich wie ein Uhrwerk, durch gottgegebene Naturgesetze gesteuert wird. Dieses Verständnis hat sich seit Mitte des 19. Jahrhunderts gewandelt. Neuere Erkenntnisse wie die Entwicklung der Evolutionstheorie oder die Entdeckung, dass das Universum expandiert, führten zu der Einsicht, dass die Natur nicht unwandelbar ist, sondern dass sie sich in einer naturgeschichtlichen Entwicklung ständig verändert. Für die heutigen Naturwissenschaften ist die Natur kein „perfektes, absolutes System“, sondern ein „offener, relativer Prozess“.⁷⁵

Für Konzepte, die sich wie die Bionik oder die Circular Economy an Vorbildern aus der Natur orientieren, ist in diesem Zusammenhang vor allem die Evolutionstheorie von Bedeutung (Abschn. 4.5). Der Begriff „Evolution“ leitet sich aus dem lateinischen Wort „evolvere“ ab, was „herausrollen“ oder „entwickeln“ bedeutet. Ab Beginn des 19. Jahrhunderts wird Evolution, nachdem zuvor mehr die individuelle Entwicklung von Lebewesen damit gemeint war, auf deren Entwicklungsgeschichte und den zugehörigen Prozess bezogen. Charles Darwin und Alfred Russel Wallace entwickelten hierzu in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eine wissenschaftliche Theorie.⁷⁶ Wesentlich darin sind das Selektionsprinzip und damit verbundene „unterschiedliche Überlebens- und Fortpflanzungswahrscheinlichkeiten“⁷⁷.

Heute werden vor allem drei Bedeutungen mit einer „biologischen Evolution“ verbunden. Sie bezeichnet sowohl die generationenübergreifende Veränderung von Lebewesen als auch deren Verwandtschaft und die Mechanismen, die bei ihrer Veränderung wirksam sind.⁷⁸ Grundlegend für Letztere ist, dass sich alle Lebewesen in Merkmalen voneinander unterscheiden und dass diese, zumindest geringfügig, unterschiedliche Fortpflanzungsraten zur Folge haben. Die Merkmale werden über die Gene an die nachfolgende Generation weitergegeben und sind teilweise vererbbar. Ein wichtiger Punkt in der Evolutionstheorie ist, dass sich im Laufe der Zeit so „Typen“ von Lebewesen ausbreiten, die eine höhere Überlebens- und Fortpflanzungsrate haben als andere. Es entstehen neue Populationen, die sich irgendwann von ihren Vorfahren so weit unterscheiden, dass sie mit diesen nicht mehr kreuzbar sind. Das Ausleseergebnis schränkt zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten ein und führt zu mehr Komplexität. Der Prozess ist irreversibel und unwiederholbar. Wichtig ist, dass er in der Evolutionstheorie keinem Ziel folgt. Das Auge entstand, evolutionär betrachtet, nicht, „um zu sehen“, sondern weil die Fähigkeit, auf Lichtreize reagieren zu können, die Fortpflanzungswahrscheinlichkeit erhöht hat. Der Evolutionsprozess ist nicht auf bestimmte Merkmale oder Anpassungen, beispielsweise mehr Effizienz, ausgerichtet (Abschn. 4.7.2). Er ist ergebnisoffen und bis auf Ausnahmen nicht vorhersagbar.⁷⁹

Bereits Descartes hatte in den Naturwissenschaften nicht nur eine Methode zur Untersuchung von Naturprozessen gesehen. Er verstand sie auch als neue Möglichkeit, die Natur zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse umzugestalten (Zitat 4.6). Dass Natur wie eine Maschine prinzipiell auch „konstruiert“ werden kann, drückt sich jedoch nicht nur in technischen Anwendungen aus, auch die naturwissenschaftliche Untersuchungsmethode selbst nimmt Natur nicht einfach wie sie ist, sondern richtet sie für ihre Experimente her. Die Natur wird dabei in Form von „systematisierbaren, verwertbaren Fragmenten wahrgenommen“⁸⁰.

Naturwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler stellen die Objekte, die sie in ihren Experimenten untersuchen, teilweise erst selbst her. In der Physik werden Elementarteilchen beobachtet, die ohne die künstlichen Bedingungen im Beschleuniger nicht existieren würden, in der Chemie werden Stoffe hergestellt, die es zuvor nicht gab, und in der synthetischen Biologie werden neue Organismen konstruiert. Naturwissenschaftler und -wissenschaftlerinnen gehen dabei davon aus, dass die von ihnen künstlich hergestellten Untersuchungsobjekte auch Naturgegenstände sind. Sie untersuchen also nicht die ursprüngliche Natur Rousseaus, wie es sie ohne menschliche Einwirkung geben würde, sondern stellen die Natur, die sie untersuchen, selbst her. Die Naturwissenschaften untersuchen somit nicht nur eine gegebene Natur, sondern ebenfalls auch eine potenziell mögliche, die erst im Experiment und in technischen Anwendungen verwirklicht wird. Eine Unterscheidung zwischen Künstlichem und Natürlichem macht in den Naturwissenschaften deshalb keinen Sinn. Aus ihrer Perspektive wirken überall die gleichen Prinzipien, alles besteht aus Energie, Elementarteilchen, Atomen, Molekülen oder Genen, deren Verhalten durch Naturgesetze bestimmt wird.⁸¹

Wenn wir die Natur als Vorbild heranziehen, beispielsweise um ihre Prinzipien in unser Wirtschaftssystem zu übertragen, setzen wir stillschweigend voraus, dass wir von diesen Prinzipien gesicherte und objektive Kenntnisse haben.⁸⁶ Was wir jedoch über die Natur sagen, wie wir sie sehen und wie wir sie verstehen, ist kein absolutes Wissen, sondern hängt von unserer Perspektive ab. Sowohl unser persönlicher Standpunkt als auch unser kulturelles Umfeld spielen dabei eine Rolle. Was Natur „von sich aus“ ist – ohne unsere Deutung – entzieht sich unserer Erkenntnis. Wir können keine Aussagen über die Natur an sich treffen, sondern nur, wie sie uns erscheint.⁸⁷ Wenn wir also von der Natur lernen wollen, stellt sich die erkenntnistheoretische Frage, ob wir ihre „Prinzipien“ und sie selbst überhaupt erkennen können.

Die Erkenntnistheorie ist eine philosophische Disziplin, die Möglichkeiten und Grenzen der Erkenntnisfähigkeit untersucht. Die meisten historischen Versuche, sich dem Erkenntnisproblem zu nähern, unterteilen die Welt in Subjekt und Objekt (Zitat 4.11).

Subjekt ist das denkende und ggf. erkennende Ich und Objekt alles, was nicht zu diesem Ich gehört. Die Kernfrage der meisten Erkenntnistheorien ist nun, wie Subjekt und Objekt zusammenkommen, ob also das, was in unserer Innenwelt als Gegenstand „erscheint“, mit dem identisch ist, was es in der Außenwelt gibt. Einen anderen Ansatz, auf den wir hier nicht näher eingehen, verfolgt die „Phänomenologie“. Dabei handelt es sich um eine philosophische Richtung, in der Phänomene, also unmittelbar gegebene Erscheinungen, im Mittelpunkt stehen. Die Unterscheidung zwischen Innen- und Außenwelt macht hier keinen Sinn. Ein Subjekt existiert in der Phänomenologie nicht als Gegenüber von Welt. Existenz gib es nur in der Bezogenheit aufeinander, d.h. nur mit der Welt zusammen.⁸⁹

Stark vereinfacht lassen sich mit dem Dogmatismus und Skeptizismus zwei erkenntnistheoretische Grundsatzpositionen unterscheiden.⁹⁰ Der Dogmatismus geht davon aus, dass es unbezweifelbare Auffassungen und Aussagen gibt, der Skeptizismus bezweifelt dagegen grundsätzlich die Möglichkeit, sichere Erkenntnisse zu haben. Die in Abschn. 4.3.2 vorgestellte Philosophie Descartes ist, obwohl man aufgrund seines methodischen Zweifels zunächst einen anderen Eindruck haben könnte, dem Dogmatismus zuzurechnen. Für Descartes stand unbezweifelbar fest, dass es sowohl sein denkendes Ich als auch Gott gibt. Gott sorgt, laut Descartes, dafür, dass Innen- und Außenwelt übereinstimmen.

Nahe mit dem Dogmatismus verwandt ist der „Realismus“. Realisten und Realistinnen gehen davon aus, dass wir „die Dinge an sich erkennen“.⁹¹ Es gibt jedoch verschiedene realistische Spielarten. Der als widerlegt geltende „naive Realismus“, den wir meistens im Alltag praktizieren, ist davon überzeugt, dass die reale Welt genauso wahrgenommen wird, wie sie ist. Der „hypothetische Realismus vermutet dagegen nur, dass es eine reale Welt gibt, nimmt aber an, dass ihre Strukturen zumindest teilweise erkennbar sind und dass eine Prüfung dieser Hypothese möglich ist⁹²“.

Im Folgenden stellen wir exemplarisch mit dem von Immanuel Kant entwickelten „Kritizismus“ und der „Evolutionären Erkenntnistheorie“ zwei Ansichten vor, die zu gegensätzlichen Einschätzungen kommen, was die menschlichen Erkenntnismöglichkeiten betrifft. Für Kant ist die für die Formulierung von Naturgesetzen so wichtige Kausalität kein Prinzip der Natur, sondern ein Schema im menschlichen Geist. „Sie ist das Prinzip, wonach unser Verstand die sinnlichen Eindrücke ordnet“.⁹³ Vertreter der Evolutionären Erkenntnistheorie greifen Kants Gedanken auf und verknüpfen sie mit der Evolutionstheorie. Dabei bewerten sie Kant neu und kommen zu anderen Aussagen.

Kant entwickelte seine erkenntnistheoretischen Vorstellungen in der Auseinandersetzung mit dem Denken des Philosophen David Hume. Dieser gilt als wichtigster Vertreter des „Empirismus“, womit eine erkenntnistheoretische Richtung gemeint ist, nach welcher gesichertes Wissen nur aus Erfahrung gewonnen werden kann.⁹⁴ Hume fragte sich in seiner 1748 veröffentlichten „Untersuchung über den menschlichen Verstand“, wie es sich begründen lässt, dass Ursache und Wirkung notwendigerweise miteinander verknüpft sein müssen. Beobachten können wir nämlich nur eine zeitliche Aufeinanderfolge und nicht deren Zusammenhang (Zitat 4.12). Diesen stellen wir laut Hume aus Gewohnheit her, wenn wir die zeitliche Aufeinanderfolge zweier Ereignisse öfter beobachten. Wir entwickeln dann aus einer endlichen Zahl von Beobachtungen allgemeine Sätze. Die kausale Verknüpfung selbst kann aber weder durch logische Vernunft noch durch Beobachtung bzw. Erfahrung nachgewiesen werden, sondern beruht, laut Hume, auf einem „irrationalen Glauben“ an wiederholt gemachte Erfahrungen.⁹⁵

Beurteilen Menschen alles, was sie wahrnehmen, aufgrund gemachter Erfahrungen, oder gibt es Urteile, die nicht darauf beruhen? Kant war sich zwar mit Hume darüber einig, dass die Erfahrung der Erkenntnis zeitlich vorangeht, ging aber davon aus, dass nicht die gesamte Erkenntnis aus der Erfahrung kommt. Ein Teil wie die Gesetze der Logik und Mathematik sind davon unabhängig. Für das, was wir Wahrnehmung nennen, verwendet Kant den Begriff „Anschauung“. Dabei unterscheidet er zwischen empirischen, durch die Sinne gegebenen, und „reinen“, nicht durch die Sinne gegebenen Anschauungen. Letztere bezeichnet er mit dem lateinischen Begriff „a priori“, was „von einem Früheren herkommend“ bedeutet. „A-priori-Anschauungen“ sind für Kant Einordnungen, die das menschliche Bewusstsein vornimmt. Sie sind nicht mit angeborenen Fähigkeiten zu verwechseln. A priori, im Sinne Kants, bedeutet lediglich, dass sie von der Erfahrung unabhängig sind. Zu ihnen gehören die Anschauungen Raum und Zeit. Die Ordnung, die der Verstand durch sie erzeugt, besteht darin, dass wir alles, was wir wahrnehmen, in eine räumliche und zeitliche Beziehung zueinander setzen. Gegenstände befinden sich nebeneinander und Ereignisse geschehen nacheinander. Kant versteht Raum und Zeit nicht physikalisch, sondern als Erkenntnisstrukturen. Folgt man ihm an dieser Stelle, kann das bedeuten, dass Natur nicht von sich aus organisiert sein muss, sondern dass ihr ihre scheinbare Ordnung erst durch den menschlichen Verstand übergestülpt wird.⁹⁷ Ein Aspekt, der uns bei der Deutung der Natur als System in Abschn. 5.​2 noch beschäftigen wird.⁹⁸

Als weitere Erkenntnisquellen identifiziert Kant die „Kategorien“. Dabei handelt es sich um Begriffe, die der Verstand bildet, um Sinneseindrücke zuzuordnen. „Wir können uns keinen Gegenstand denken, ohne durch Kategorien […]“ schreibt Kant.⁹⁹ Sie sind erforderlich, um beispielsweise ein weißes Etwas als Blatt Papier zu erkennen und es nicht nur als Ansammlung von Weiß wahrzunehmen. Kant definiert Kategorien, die, ebenso wie die Anschauungen, vor aller Erfahrung liegen. Ohne sie ist Naturerfahrung nicht möglich.¹⁰⁰

Objektives Wissen über die Natur können wir, so sieht es Kant jedenfalls, nur von den „Erscheinungen“ haben, also davon, wie wir Dinge erfahren und erleben. Über ein „Ding an sich“, wie Kant das Objekt nennt, auf das unsere Sinneswahrnehmung letztendlich zurückgeht, können keine Aussagen getroffen werden, sondern nur darüber, als was es uns erscheint (Zitat 4.13).

Dass die Grundstrukturen für die Ordnung, die wir in der Natur wahrnehmen, im menschlichen Verstand angelegt sind, heißt jedoch nicht, dass es die Dinge und Zusammenhänge, die in den Naturwissenschaften ermittelt werden, nicht gibt. Viel hängt davon ab, ob die Strukturen des Verstandes dieselben sind wie die der äußeren Natur. Ob eine Erscheinung mit dem Gegenstand übereinstimmt, auf den sie zurückgeht, ist aber, laut Kant, nicht festzustellen. Das Erkennen von Natur ist in der Kant’schen Philosophie kein objektives „Abbilden“, sondern ein „subjektiver Entwurf“.¹⁰² Die Vorstellung von der Natur als einheitliches Gebilde hat seinen Ursprung deshalb im denkenden Ich oder, wie Kant schreibt (Zitat 4.13): „Der Verstand schöpft seine Gesetze (a priori) nicht aus der Natur, sondern schreibt sie dieser vor“.¹⁰³ Seit Kant kann Erkenntnis nicht mehr als reines „Abbild einer objektiven Wirklichkeit“ aufgefasst werden. Es ist zu berücksichtigen, dass sie vom Subjekt und dessen Wissensstrukturen abhängig ist.¹⁰⁴

Wenn unsere Vorstellungen von der Natur ein „subjektiver Entwurf“¹⁰⁵ sind, stellt sich die Frage, wie weit dieser Entwurf mit dem, was wirklich ist, übereinstimmt. Es kann eine weitgehende Übereinstimmung geben, nur, so Kant, lässt sich das leider nicht feststellen. Kants Reflexion führt also, wie der Biophilosoph Hans-Werner Ingensiep schreibt, in eine „erkenntnistheoretische Sackgasse“¹⁰⁶. Damit es eine Übereinstimmung gibt, müssten in unserem Denken die gleichen Strukturen wirksam sein wie in der äußeren Natur, oder, anders ausgedrückt, was der Natur ihre Ordnung verleiht, bildet sich vielleicht auch im menschlichen Verstand ab. Dass das so ist und dass unsere Erkenntnisstrukturen „wahre“ Zusammenhänge wahrnehmen, weil sie durch Evolution entstanden sind, ist der zentrale Gedanke der „Evolutionären Erkenntnistheorie“ (Zitat 4.14). Zu ihren Begründern zählen die Biologen Konrad Lorenz und Rupert Riedl sowie die Philosophen Karl Popper und Gerhard Vollmer.

Ihren Ausgangspunkt nimmt die Evolutionäre Erkenntnistheorie bei Kant. Sie akzeptiert zunächst seine Vorstellung von A-priori-Anschauungen, deutet sie aber anders. Lorenz setzt sie mit angeborenen Organfunktionen gleich, die sich durch Mutation und Selektion entwickelt haben,¹⁰⁸ während sie für Kant logisch der Erkenntnis vorangehende Anschauungen waren.

Was für Kant die A-priori-Anschauungen und Kategorien sind, ist aus der Sicht der Evolutionären Erkenntnistheoretiker das Ergebnis eines evolutionären Prozesses. In diesem konnte nur ausgebildet werden, was sich in einer langandauernden Auseinandersetzung mit einer objektiven Wirklichkeit bewährt hat. Aus Sicht des Individuums sind die A-priori-Anschauungen in der Evolutionären Erkenntnistheorie angeboren, aus Sicht der Art sind sie erworben.¹⁰⁹ Leben ist hier ein „erkenntnisgewinnender Prozess“, bei dem die Information, die sich im Laufe evolutionärer Anpassungsvorgänge im Genom der Lebewesen angesammelt hat, als eine Art Wissen ausgelegt wird.¹¹⁰ Unsere Denkstrukturen wurden durch die Evolution auf diese Weise an den „Mesokosmos“ mit seinen mittleren Dimensionen angepasst. Wir kommen zurecht, wenn es um Entfernungen von Millimetern bis zu Kilometern, Zeiträumen von Sekunden bis zu Jahren und Geschwindigkeiten bis zu einigen Metern pro Sekunde geht. Außerhalb dieser Bereiche, im Mikrokosmos der Atome und Elementarteilchen oder im kosmischen Makrokosmos, stoßen wir jedoch an unsere Grenzen.¹¹¹ Für die reale Welt in den Dimensionen des Mesokosmos wird in der Evolutionären Erkenntnistheorie aufgrund evolutionärer Anpassungsprozesse eine Übereinstimmung zwischen den subjektiven Erkenntnisstrukturen angenommen. Für Descartes wurde diese Übereinstimmung noch von Gott garantiert, in der Evolutionären Erkenntnistheorie übernimmt die Evolution seine bzw. ihre Rolle.

Die Übereinstimmung unserer Denkstrukturen mit der Wirklichkeit ist jedoch auch für die Evolutionäre Erkenntnistheorie nicht absolut, sondern nur partiell gegeben. Vollmer vertritt beispielsweise einen „hypothetischen Realismus“¹¹². Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen müssen deshalb zunächst von unbewiesenen Postulaten ausgehen. Ihre darauf aufbauenden Theorien werden dann entweder durch eine erfolgreiche Anwendung bestätigt oder widerlegt. Hypothesen bewähren sich oder werden als falsch ausselektiert. Für Popper sind wissenschaftliche Aussagen allesamt Hypothesen. Die Annahme, dass eine Aussage oder Theorie als „wahr“ gilt, kann jedoch damit begründet werden, dass sich andere als falsch erwiesen haben. Wahrheit kann in der Evolutionären Erkenntnistheorie (nur) annäherungsweise erreicht werden. Anders als bei Kant sind „Dinge an sich“, um seinen Ausdruck zu gebrauchen, aber partiell erkennbar, wenn die Dimension ihrer Strukturen zu denen unseres Alltags passt. Die Vertreter der evolutionären Erkenntnistheorie gehen von einem realen und kausalen Zusammenhang zwischen der „Erscheinung“, die sich dem Subjekt der Innenwelt zeigt, und dem „Ding an sich“, dem Objekt der Außenwelt, aus. In der Evolutionären Erkenntnistheorie entsprechen sich beide.¹¹³

In Abschn. 4.6 haben wir mit der Philosophie Kants und der evolutionären Erkenntnistheorie zwei Konzepte vorgestellt, die zu sehr unterschiedlichen Schlussfolgerungen kommen, ob objektive Naturerkenntnis möglich ist. Letzteres ist eine wichtige Voraussetzung, um die Natur als Vorbild für technisch-ökonomische Konzepte heranziehen zu können. Folgen wir beispielsweise Kant in seiner Argumentation, können wir nur Aussagen darüber treffen, nach welchen Prinzipien unser Verstand vorgeht, ob es aber die Dinge so in der Natur gibt, wie wir sie wahrnehmen, müsste dann offenbleiben. Im Gegensatz dazu geht die Evolutionäre Erkenntnistheorie davon aus, dass unser Verstand die Wirklichkeit zumindest teilweise erkennen kann, weil er sich in Auseinandersetzung mit ihr entwickelt und bewährt hat.

Da wir angewandte Wissenschaftler sind, ist es nicht an uns, eine Frage zu klären, die von Philosophinnen und Philosophen seit mehr als zwei Jahrtausenden diskutiert wird. Um jedoch als Natur- oder Ingenieurwissenschaftler arbeiten zu können, bleibt uns in der Praxis nichts anderes übrig, als davon auszugehen, dass wir etwas über Dinge in der Natur und die Art und Weise, wie sie zusammenhängen, herausfinden können. Wir glauben deshalb auch, dass es, wie es die Bionik macht, sinnvoll ist, naturwissenschaftlich ermittelte Erkenntnisse über den Aufbau von Lebewesen auf technische Anwendungen zu übertragen. In manchen Denkschulen der Circular Economy geht es jedoch um etwas anderes. Die Prinzipien Ressourceneffizienz und Kreislauf sollen von der Natur auf die menschliche Wirtschaft übertragen werden. Wie wir in Abschn. 3.​3 bereits angedeutet haben, sind sie jedoch kein unmittelbarer Gegenstand naturwissenschaftlicher Erkenntnis. Sie sind keine Dinge in der Natur und können deshalb auch nicht in ihr untersucht werden. Naturprinzipien stellen auch nicht wie Naturgesetze kausale Wenn-dann-Beziehungen her, sondern treffen Aussagen über die Natur und ihr Wesen an sich. Unseres Erachtens sind sie deshalb eher der Metaphysik zuzurechnen und nicht als naturwissenschaftliche Erkenntnisse einzuordnen. Selbst wenn wir uns dem Standpunkt der Evolutionären Erkenntnistheorie anschließen, ist zu berücksichtigen, dass Prinzipien der Natur nicht mehr in deren Zuständigkeitsbereich gehören. Auch unterschiedliche Perspektiven, aus denen auf Natur geschaut werden kann (Abschn. 4.8) sollten zumindest nachdenklich machen.

Wir, für unseren Teil, ziehen hieraus den Schluss, dass wir mit der Formulierung sogenannter Naturprinzipien behutsam umgehen müssen und dass wir sie nicht mit naturwissenschaftlichen Erkenntnissen gleichsetzen dürfen. Allgemeingültige Aussagen über das Wesen der Natur sollten möglichst vermieden werden. Zumindest sollten sie angemessen reflektiert, als nicht naturwissenschaftliche Aussagen kenntlich gemacht und relativiert werden. Aussagen dieser Art finden sich oft in „Die-Natur-ist-Sätzen“. „Die Natur ist grausam!“ wäre z. B. ein Satz, der in diese Kategorie gehört, genauso wie die Aussagen „Die Natur arbeitet in Kreisläufen!“ und „Die Natur ist effizient!“. Sie sollen etwas über das Wesen der Natur aussagen und sind oft mit einer Schlussfolgerung verknüpft, die sich aus ihnen ergibt. Wir werden sie deshalb im Folgenden näher betrachten. Das Kreislaufmotiv ist für die Circular Economy und Bioökonomie allerdings so prägend, dass es eine ausführlichere Behandlung verdient hat, als es hier im Rahmen eines Kapitels möglich ist. Der zweite Band unserer Buchreihe widmet sich deshalb ausschließlich dem Kreislaufthema. Im Folgenden wollen wir jedoch die Aussage, dass die Natur effizient ist, untersuchen. So viel sei schon vorweggenommen: Für uns ist Effizienz kein Naturprinzip!

Wie ein Diskussionspapier der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech) zu einer bionischen Materialforschung zeigt, verweisen Publikationen zur Bionik oft auf die hohe Effizienz natürlicher Prozesse.¹¹⁴ Die besondere Qualität bionischer Lösungen wird meistens mit einer verbesserten Effizienz gegenüber herkömmlichen technischen Lösungen begründet. Nahezu jeder Beitrag des Diskussionspapiers bezieht sich argumentativ auf eine solche Effizienzsteigerung. Auf insgesamt 113 Textseiten  haben wir 53-mal die Wörter „Effizienz“ oder „effizient“ gefunden.

Bionische Anwendungen können material- und ressourceneffizient sein, weil sie u. a. bestimmte Leichtbauweisen ermöglichen,¹¹⁵ durch die mehr Stabilität mit weniger Material erreicht werden kann. Auch auf einen anderen Aspekt wird häufig verwiesen: In der belebten Natur werden komplexe Strukturen aus Stoffen gebildet, die nicht so viele unterschiedliche chemische Elemente enthalten, wie Produkte für technische Anwendungen. Eine Wiederverwertung und eine Verbesserung der Ressourceneffizienz werden dadurch erleichtert.¹¹⁶

Bionische Entwicklungen können also effizienter sein als herkömmliche technische Anwendungen. Lässt sich hieraus aber der Schluss ziehen, die Natur selbst sei effizient, oder dass Effizienz ein Naturprinzip ist? Manche Verlautbarungen zur Bionik vermitteln diesen Eindruck. So schrieb der bayerische Projektverbund Baybionik 2020 noch auf seiner Homepage: „Die Natur ist effizient, sowohl was den Verbrauch von Energie als auch von Rohstoffen anbelangt“¹¹⁷. Andere Autoren¹¹⁸ definieren „Ressourceneffizienz“ als Naturprinzip oder sprechen davon, „dass Material- und/oder Energieeffizienz die wichtigsten Stellschrauben in der Natur sind, um konkurrenzfähig zu sein und das Überleben einer Art zu sichern“¹¹⁹. So, wie es hier formuliert wird, scheint Effizienz eine Art Ziel der Evolution zu sein. Diese zeichnet sich aber gerade dadurch aus, dass sie kein Ziel hat.

Bevor wir auf die Frage zurückkommen, ob Effizienz ein Prinzip der Natur ist, wollen wir zunächst rekapitulieren, was mit dem Begriff gemeint ist. Effizienz ist ihrem Ursprung nach kein biologischer, sondern ein ökonomischer Begriff. Er „beschreibt das Verhältnis zwischen eingesetzten Mitteln (Kosten) und erreichtem Erfolg (Nutzen)“ und gibt damit Auskunft über die Wirtschaftlichkeit einer Handlung oder Maßnahme. „Von einer hohen E[ffizienz] spricht man, wenn ein vorgegebenes Ziel mit möglichst geringem Aufwand erreicht wird oder mit vorgegebenen Mitteln ein möglichst hoher Ertrag erzielt wird“.¹²⁰

Wenn wir also von Effizienz in der Natur sprechen, müssen wir im Blick haben, dass wir ein ökonomisches Kosten-Nutzen-Denken verwenden, um uns die Natur zu erklären. Wir deuten sie dann aus einer ökonomischen Perspektive. Einzelne Prozesse in der Natur lassen sich durchaus unter diesem Blickwinkel betrachten. Es ist beispielsweise möglich, den Materialaufwand zu bestimmen, der für einen zu erzielenden Nutzen wie eine bestimmte Stabilität benötigt wird. Viele Prozesse und Produkte in der Natur sind aus diesem Blickwinkel ausgesprochen effizient. Viele, aber nicht alle! Die Energieumwandlung durch pflanzliche Fotosynthese in Bezug auf die pro Flächeneinheit umgewandelte Energie ist beispielsweise deutlich ineffizienter, als es technische Fotovoltaikanwendungen sind.¹²¹ Wie effizient Prozesse in Lebewesen organisiert sind, hängt weiterhin auch davon ab, wie viel Ressourcen zu Verfügung stehen. Effizient sind Prozesse oft nur dann, wenn Ressourcen knapp sind.¹²²

In Technik und Ökonomie hat der Effizienzgedanke, solange er nicht zum Selbstzweck wird, seine Berechtigung. Effizienz ist jedoch ein quantitatives Konzept, das nur angewendet werden kann, wenn sich Nutzen und Aufwand auch quantifizieren lassen. Der Begriff stößt an seine Grenzen, wenn es nicht um messbare Dinge geht, sondern um Qualitäten. Eine neue Quantität bedeutet, dass mehr oder weniger von etwas da ist, was schon vorhanden war. Durch eine neue Qualität kommt aber etwas hinzu, was anders ist als das, was es zuvor gab. Qualitäten lassen sich, auch wenn das häufig erfolgt, nicht in etwas Quantitatives übersetzen. Ein Beispiel ist die Aussage, dass auf die deutschen Treibhausgasemissionen im Jahr 2019 „Umweltkosten“ in Höhe von 156 Mrd. Euro anfallen, die auf „umweltbedingte Gesundheits- und Materialschäden, Ernteausfälle oder Schäden an Ökosystemen“ zurückzuführen sind.¹²³ Dabei handelt es sich um eine quantitative Beschreibung aus einer rein ökonomischen Perspektive. Sie berücksichtigt keine qualitativen Verluste wie das Verschwinden von Arten.

Die Grenzen des Effizienzdenkens werden besonders deutlich, wenn wir uns auf Lebewesen oder die Natur als Ganzes beziehen. Während wir in Technik und Ökonomie in der Regel einen Nutzen klar benennen können, ist das in der Natur nicht der Fall. Was ist in der Natur der Nutzen? Ist es das Überleben, die Fortpflanzung, die Arterhaltung? Wäre das der Fall, warum haben sich dann komplexe Lebensformen entwickelt? Würde es dann nicht völlig ausreichen, wenn es nur Lebewesen wie die „Haarsterne“ in Abb. 4.6 gäbe? Sie, bewegen sich nur wenige Zentimeter pro Jahr fort und verwenden keine Energie darauf, die eigene Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.¹²⁴ Die Tiere kommen mit dieser Art zu leben bestens klar. Bestünde der Nutzen in der bloßen Arterhaltung, dann stellt sich die Frage, warum es so etwas wie Warmblüter überhaupt gibt. Ist Warmblütigkeit nicht eine Form von Energieverschwendung? Energieeffizient wäre es doch, wenn es keine Warmblüter gäbe, sondern nur Tiere, die keine Energie für die Aufrechterhaltung ihrer Körpertemperatur verwenden. Überleben und Fortpflanzen können sie sich schließlich auch.

Das Beispiel zeigt, dass Effizienz in der Natur möglicherweise zwar wichtig ist, keinesfalls aber von anderen Aspekten isoliert bewertet werden darf. So eröffnet eine konstante, ausreichend hohe Körpertemperatur, wie sie bei warmblütigen Tieren vorliegt, vermutlich ein reichhaltigeres Innen- und ein ganz anderes Sozialleben, als es bei wechselwarmen Tieren möglich ist. Hier reden wir jedoch über etwas Qualitatives und nicht über eine quantitativ messbare Größe. Die Qualität „Warmblütigkeit“ lässt sich mithilfe des Effizienzgedankens nicht erfassen. Effizienz als Naturprinzip zu verstehen geht deshalb unseres Erachtens zu weit. Es ist eine ökonomische Verengung der Perspektive.

Wenn wir den Effizienzgedanken aus der Ökonomie oder Technik auf die Natur anwenden, nehmen wir eine Begriffsübertragung vor. Wir blicken wie durch einen Filter auf die Natur, und zwar durch einen, den Ingenieurinnen und Ingenieure oder Ökonominnen und Ökonomen routinemäßig in ihrem Berufsleben anwenden. Was wir als Angehörige der Ingenieurs- oder ökonomischen Wissenschaften in der Natur entdecken, sind oft Kosten-Nutzen-Relationen, und zwar, weil wir in diesen Wissenschaften gelernt haben, so zu denken. Wenn wir von der Effizienz der Natur sprechen, dann deuten wir sie mithilfe dieses Denkens. Effizienz als Naturprinzip aufzufassen ist eine Übertragung technisch-ökonomischer Zusammenhänge auf die Natur. Wie wir Natur wahrnehmen, ist also nicht nur eine Frage von Kants A-priori-Anschauungen, sondern hängt auch von unseren Denkgewohnheiten und Perspektiven ab. Da sich aber eine perspektivische Betrachtung nicht vermeiden lässt, ist es umso wichtiger, dass wir, wegen ihres relativen Charakters, keine Blickrichtung absolut setzen.¹²⁵ Im folgenden Abschnitt benennen wir deshalb, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, unterschiedliche Perspektiven aus denen auf die Natur geschaut werden kann (Abschn. 4.8). Wie wir später noch ausführen, ist die ökonomische Perspektive dabei konstituierend für das Naturverständnis der Circular Economy und Bioökonomie.