Hosengnome und Rasiermesser

Was macht man, wenn man aus zwei wissenschaftlichen Theorien die bessere auswählen soll? Ganz einfach: Man führt Experimente durch. Man überlegt, in welchem Punkt die beiden Theorien unterschiedliche Ergebnisse vorhersagen, und probiert aus, welche recht hat.

Wenn mir beispielsweise meine Hosen nicht mehr passen, kann das durch verschiedene Theorien erklärt werden. Erstens: Kleine, bösartige Hosengnome dringen nachts in meine Wohnung ein und nähen meine Kleidung enger. Zweitens: Ich bin fett geworden.

Es gibt viele Möglichkeiten, experimentell zwischen diesen Theorien zu unterscheiden – mit Hilfe einer Waage etwa, oder mit einem Maßband. Oder ich bleibe die ganze Nacht wach und warte auf die Gnome. Über alle daraus hervorgehenden Messergebnisse sagen die beiden Theorien Unterschiedliches voraus. Man entscheidet durch Beobachtung – das ist Wissenschaft.

Das Universum als Kugelbildschirm

Aber was machen wir, wenn ein solches Experiment gerade nicht möglich ist? In der Astronomie und Astrophysik beispielsweise hat man dieses Problem immer wieder. Man kann schließlich nicht so einfach mal zu fremden Sternen fliegen um dort Messungen durchzuführen. Was wir über das Universum wissen, haben wir durch die Analyse von Strahlung gelernt, die aus der Ferne auf die Erde trifft. Nun könnte man die Theorie aufstellen, dass unser ganzes Sonnensystem in einen riesengroßen kugelrunden Bildschirm eingebaut ist, auf dem die Bilder ferner Sterne und Galaxien für uns bloß eingeblendet werden. Das Universum, das wir sehen, ist nichts als richtig großes Kino.

Alles was wir messen können wird von dieser Theorie des kosmischen Kugelbildschirms genauso gut erklärt wie von der modernen Astronomie. Wir sind – zumindest derzeit – nicht in der Lage, experimentell zwischen den beiden Theorien zu unterscheiden. Trotzdem glaubt niemand an kosmische Bildschirme.

Das hat auch seinen guten Grund. Wenn zwei Theorien dieselben Erklärungen liefern, dann ist es sinnvoll, die einfachere zu wählen, die mit der geringeren Anzahl an zusätzlichen Behauptungen auskommt.

Die Gesetze der Astronomie und Astrophysik, mit denen wir unsere Himmelsbeobachtungen erklären können, sind ziemlich kompliziert. Aber genauso komplizierten Regeln müsste auch der kosmische Kugelbildschirm folgen. Wenn er von einem gigantischen Computerprozessor gesteuert wird, müssten dort wohl die physikalischen Gesetze einprogrammiert sein, die wir heute kennen – vielleicht sogar noch verwirrendere. Und zusätzlich hätte man als Anhänger der Kugelbildschirm-Theorie noch einige andere komplizierte Annahmen zu begründen: Warum gibt es einen Kugelbildschirm? Wie kann ein so großes Objekt stabil sein? Wie kann er Strahlung aller Wellenlängen generieren, wer hat ihn gebaut und wer entscheidet, was dort angezeigt wird?

Insgesamt ist der Kugelbildschirm also die kompliziertere Theorie. Sie braucht eine größere, unübersichtlichere Sammlung an Grundannahmen um die Beobachtungen zu erklären. Daher entscheiden wir uns lieber für die gewohnte Astronomie, die man im Wesentlichen auf ein paar grundlegende Naturgesetze zurückführen kann.

Ockhams Rasiermesser: Einfach ist besser

Im Alltag machen wir das auch: Wenn wir draußen Hufgetrappel hören, dann vermuten wir dort ein Pferd und keine Giraffe. Wenn wir ein Erklärungsmodell teuer durch eine große Zahl notwendiger Zusatzhypothesen erkaufen müssen, dann sehen wir uns lieber nach einer sparsameren Theorie um. Dieses wissenschaftstheoretische Ökonomie-Prinzip heißt „Ockhams Rasiermesser“, benannt nach dem scholastischen Philosophen William von Ockham. Nur die einfachste Theorie wird übriggelassen, alle anderen werden mit Ockhams Rasiermesser weggeschnitten.

Ockhams Rasiermesser ist ein unschätzbar wichtiges Instrument für die Wissenschaft. Würden wir nicht eine gewisse Einfachheit fordern, könnte man sich jede bereits widerlegte Theorie durch immer aufwändigere Zusatzannahmen zurechtbiegen: Na gut, ich habe die Hosengnome die ganze Nacht nicht beobachtet, aber dann behaupte ich eben, sie kommen nur in Vollmondnächten. Oder nur dienstags und donnerstags, wenn das Datum des Mittwochs dazwischen keine Primzahl ist?

Das Problem mit Ockhams Rasiermesser ist nur: Wie entscheidet man, welche Theorie die einfachere ist? Das ist manchmal gar nicht einfach. Im Fall des Kugelbildschirms dürfte das ziemlich eindeutig sein, aber selbst hier könnte man streiten: Der Kugelbildschirm ist bloß ein Objekt, die Astronomie geht von einer unüberblickbaren Vielzahl von Himmelsobjekten aus. So betrachtet könnte man – oberflächlich betrachtet - den Bildschirm sogar für einfacher halten.

Bei anderen Fragen ist es noch schwieriger: So gehen beispielsweise manche physikalischen Theorien von Paralleluniversen aus. Verträgt sich das mit Ockhams Rasiermesser? „Natürlich!“ sagen die einen. „Paralleluniversen folgen mathematisch aus einer ganz einfachen Formulierung der Naturgesetze. Diese einfachen Gesetze sind das ökonomischste Weltbild überhaupt, daher müssen wir von Paralleluniversen ausgehen.“ „Unfug!“ sagen die anderen. „Die Annahme ganzer zusätzlicher Universen ist der radikalste Verstoß gegen das Einfachheits-Prinzip, den man sich überhaupt vorstellen kann!“ – Letzten Endes ist das eine Geschmackssache.

Welche Theorie man einfacher findet, hängt manchmal sogar vom Bildungsniveau ab. Die Vorstellung, dass ein Ur-Hosengnom vor zwölftausend Jahren die kosmische Hosennaht geöffnet und damit das Universum hervorgebracht hat, mag uns nach Ockhams Einfachheits-Kriterien nicht besonders sinnvoll erscheinen. Aber wie wird das jemand sehen, der man von Galaxien, Sternen und Planeten noch nie etwas gehört hat, von Hosennähten hingegen schon? Wenn man Angst hat vor den vielen seltsamen Formeln, Fachausdrücken und Naturkräften, mit denen die Kosmologen argumentieren, einen Hosengnom aber intuitiv irgendwie einleuchtend findet, dann schneidet man mit Ockhams Rasiermesser möglicherweise die Theorie weg, die eigentlich besser gewesen wäre. In den falschen Händen kann ein Rasiermesser gefährlich sein.

Ockhams Rasiermesser ist also keine Wunderwaffe für jeden Einsatzzweck. Aber es ist trotzdem ein nützliches Werkzeug für den Alltag, wenn es mit dem richtigen Sachverstand verwendet wird. Jeder wissenschaftlich denkende Mensch sollte sicherheitshalber eines mit sich führen.

Florian Aigner ist Physiker und Wissenschaftserklärer. Er beschäftigt sich nicht nur mit spannenden Themen der Naturwissenschaft, sondern oft auch mit Esoterik und Aberglauben, die sich so gerne als Wissenschaft tarnen. Über Wissenschaft, Blödsinn und den Unterschied zwischen diesen beiden Bereichen schreibt er jeden zweiten Dienstag in der futurezone.