In einer Zeit, in der WissenschaftlerInnen es gewohnt sind, daß ihre Tätigkeit auf ihre Nützlichkeit für die Gesellschaft hin überprüft wird, mag es auch sinnvoll sein, nach dem Transfer des Wissens zu fragen: Wie kann ein Laie möglichen Nutzen für sich und die Gesellschaft erkennen, wenn er oder sie nicht mehr erkennt, was und wie in dieser Wissenschaft gedacht wird? Diese Schwierigkeit stellt sich im besonderen im Fall der Physik. Über Ursachen der Verständnisschwierigkeiten auf seiten der Öffentlichkeit – in der Überzeugung, daß ihre Analyse neue Wege der Auseinandersetzung mit der Physik eröffnet.

Unterschiedlichst sind die Assoziationen, die ein Österreicher oder eine Österreicherin mit dem Begriff Physik verbinden. Unangenehm ist meist die Erinnerung an den Schulunterricht, in späteren Jahren das Gefühl, daß Physik eigentlich sehr spannend wäre, wenn man "das alles" verstehen könnte. So hört man immer wieder: "Die Physiker? Menschen, die sich in einer Sprache ausdrücken, die man nicht versteht, und geheimnisvolle Kürzel an Tafeln schreiben – kleine Götter, die sich mit dem Ursprung des Universums beschäftigen und mit der Frage, woraus wir eigentlich bestehen. Und dann gibt es ja noch diese witzigen Experimente. Interessant. Obwohl, wirklich verstanden habe ich das nie. Und die alten Fragen: Warum der Himmel blau ist, woher die Blitze kommen, warum Schnee weiß, Wasser aber durchsichtig ist. So richtig erklären konnte mir das noch niemand. Und die Technik? Verstehen können das nur Spezialisten. Es reicht doch, wenn man weiß, wie man die nötigsten Apparate benutzt. Und die Kriege, die haben doch auch etwas mit Technik zu tun!"

Beginnende Neugierde, die in frühen Jahren des Lebens durch unverständliche oder nie gegebene Antworten wieder verblaßt. Formelartige Kürzel, Begriffe und Sätze, die gelernt wurden, ohne daß Zusammenhänge erkannt und verstanden wurden, und schließlich in Vergessenheit gerieten. Später dann manchmal mühsames Einlesen in Literatur über Fragen, die wieder an die eigenen Fragen der Kindheit anknüpften – Fragen nach dem Ende des Universums und dem Anfang der Zeit. Doch ließen die Bücher selbst bei jenen, die Physik irgendwann einmal in ihrem Leben studiert hatten, mehr Fragen offen, als sie beantworteten.

Physik, Realität und Sprache

Was ist das Geheimnis um diese Wissenschaft? Warum ist es so schwierig, in sie einzudringen? Kann ein Laie Physik überhaupt verstehen? Versteht ein Physiker (die) Physik? Und wenn es gelingen sollte: Lohnt sich die Mühe? Aus Sicht der Öffentlichkeit formuliert: Ist es wichtig, daß die erwachsene Bevölkerung etwas von Physik versteht? Und wenn ja: Was sollte sie verstehen: den Hebel? Stromkreise? Die Energiebilanz einer Photovoltaikanlage? Schwarze Löcher? Oder genügt es etwa nicht, diese Fragen den Experten zu überlassen? Genügt es nicht, einen Hebel benutzen zu können, zu wissen, daß das Berühren von Hochspannungsleitungen tödlich sein kann? Mehr noch: Muß ein Elektriker wissen, was Strom ist, um elektrische Leitungen richtig zu verlegen? Muß es sein Ausbildner oder Lehrer wissen? Anders gefragt: Sollen wir uns um Verständnis bemühen, wo der Alltag doch nichts anderes als den sachgerechten Umgang mit Geräten erfordert? Und: Was heißt Verstehen? Um welche Art von Verständnis sollen wir uns sinnvollerweise bemühen?

Fragt man Physiker (oder, so dies gelingt, eine Physikerin), wie es ihnen gelungen sei, in die Physik so einzudringen, daß sie sich nun darin bewegen können, so hört man des öfteren die Antwort, sie hätten sich eben mit der Zeit an die Sprache und die Denkmuster gewöhnt. Ist Physik-Verstehen ein Gewöhnungsprozeß? Eine Frage der Dauer, des Ausmaßes der Beschäftigung mit dem Gegenstand? Gewöhnung schließt ein, daß ich mich um die wahre Bedeutung von Begriffen nicht mehr bemühe, über die Regeln ihrer Verknüpfungen untereinander im allgemeinen nicht mehr nachdenke. Aus der Sicht des Physikers/der Physikerin bedeutet dies Entlastung. Die Verbindlichkeit der Bedeutungszuweisungen – gewährleistet durch die Scientific community – schafft dem Tun eine sichere Basis. Für den Außenstehenden, den Laien, ergibt sich ein doppeltes Problem: Wie kann jemand, der mit der Sprache nicht vertraut ist, Zugang zu diesem Wissenschaftsgefüge gewinnen? Und wie lassen sich seine Fragen – und die sind für den Nichtphysiker letztlich immer Fragen nach der Struktur der Realität – beantworten, wenn er doch bestenfalls die Strukturen der Sprache erlernen kann?

Um die genannten Fragen zu erörtern, bedarf es differenzierterer Überlegungen. Sie betreffen die Fragen des Zusammenhangs zwischen Physik und Realität überhaupt, die Frage, ob und inwiefern wir mit Hilfe der Physik die Welt verstehen oder sie bloß erklären können und welche Rolle in diesem Zusammenhang der Sprache zufällt. Es sind Fragen, die die Geschichte der Physik vor allem dieses Jahrhunderts mitgeprägt haben.

Ein kurzer Rückgriff auf die Geschichte

Ein erfolgversprechender Weg, sich schwierigen Fragen zu nähern, ist stets der historische:

Aus der Geschichte der Physik lernen wir, daß sich die Problematik des Verstehens der Physik nicht, wie es bereits angeklungen ist, immer in der hier angedeuteten Weise dargestellt hat. Es soll dies an einem der fundamentalen Begriffe der Physik erläutert werden: dem Kraftbegriff. In der aristotelischen Physik war dieser Begriff noch eng mit der Erfahrung verbunden: Kräfte bewirken, daß Körper sich bewegen. Solange die Kraft wirkt, bewegt sich der Körper. Der "Fachbegriff" entsprach zunächst weitgehend auch dem Alltagsverständnis. Galilei postulierte, daß Kräfte Ursachen nicht von Bewegungen, sondern von Bewegungsänderungen sind, und Newton formulierte daraus seine bis heute für die Physik grundlegenden Axiome. Waren für Aristoteles Axiome "das, was jeder, der etwas lernen will, voraussetzen muß", so entstanden die Axiome der neuzeitlichen Physik durch Definition. Nicht nur, daß nun Alltags- und Fachbegriff auseinanderfielen und damit – die eigene Erfahrung ausklammernd – das Verständnis erschwerten; mit Newton rückte auch eine Denkstruktur ins Zentrum, die mit jener unseres Alltags nichts gemein hat: die Logik der Mathematik. In der weiteren Entwicklung gelang es, grundlegende Kräfte des Naturgeschehens aus der Vielfalt der Ereignisse herauszufiltern; zugleich zeigte es sich, wie schwierig es ist, die komplexen Erfahrungen unseres Alltags im einzelnen auf diese Kräfte zurückzuführen und exakt zu beschreiben. In unserem Jahrhundert entwickelte die mathematische Physik eine Art Eigendynamik: Sie beschreibt Gegebenheiten in Raum und Zeit, deren tatsächliche Existenz oft erst zu einem späteren Zeitpunkt überprüft werden kann. Sie ermöglicht dort exakte Voraussagen, wo – wie etwa in der Quantenmechanik – unsere Logik "versagt", d.h., daß für Geschehnisse eigene Wortkonstrukte entwickelt werden müssen, weil in unserer Sprache keine geeigneten Begriffe zur Verfügung stehen.

Das Problem des Verstehens der Physik ist neuerdings – wie etwa Roger Penrose in seinem letzten Buch "Schatten des Geistes" sinngemäß schreibt – komplexer zu sehen, nämlich: Was heißt es für den "menschlichen Physiker", Physik zu verstehen? Ist das herkömmliche Verständnis der Physik überhaupt haltbar?

So stellt Roger Penrose die Frage, "was sich im Prinzip mit Hilfe menschlichen Verstehens, Schließens und menschlicher Einsicht erfassen läßt". Er versucht dieser Frage nahezukommen, indem er unseren intelligenten Apparat, unser Gehirn, unter die Lupe nimmt. Gegen Ende des Buches schließlich formuliert er jene Fragestellungen, die auch für unsere Überlegungen von Bedeutung sind: Er postuliert in Anlehnung an Popper drei Welten: Die Welt der Mathematik (oder die platonische Welt), die physikalische und die geistige Welt. Jede davon "scheint auf rätselhafte Weise aus einem kleinen Bereich ihrer Vorgänger hervorzugehen – oder zumindest in enger Beziehung mit ihm zu stehen". Er meint, daß in uns Menschen die Fähigkeit angelegt sei, "etwas zu begreifen, ganz gleich auf welcher Stufe. Unsere bewußten Gehirne sind physikalisch auf irgendeine subtile Weise aufgebaut, die es letztlich ermöglicht, die grundlegende Organisation unserer mathematisch untermauerten Welt zu nutzen – sodaß wir durch die platonische Qualität des ‘Verstehens’ einen direkten Zugang zur Welt und ihren vielfältigen Verhaltensweisen auf unterschiedlichen Ebenen haben."

Ist die Physik eine hermeneutische Wissenschaft?

Im gängigen Verständnis sind Geisteswissenschaften gewöhnlich hermeneutische und Naturwissenschaften erklärende Wissenschaften. In Hinsicht auf das Erkennen wird dabei dem Begriff des Verstehens der Begriff der Erklärung gegenübergestellt. Bedeutet Erklären die argumentative Rückführung auf bekannte bzw. anerkannte Sachverhalte, so heißt Verstehen, den Sinn oder die Bedeutung von etwas faßbar werden zu lassen. In diesem Sinn ist es für den Physiker nicht notwendig, das Verhalten eines Elektrons in einem Atom (aus seiner Alltagsbegrifflichkeit heraus) zu verstehen, es genügt (für das Erklären), konsistent mit dem Gesamtsystem die damit in Zusammenhang stehenden Phänomene – etwa die Emission oder Absorption von Licht – zu erklären. Fragen nach der realen Bewegung des Elektrons liegen außerhalb dieses Bereichs. Dennoch – von der Frage nach der Realität zunächst einmal abgesehen – tritt auch der Physiker aus dem Erklärungsschema heraus: Nehmen wir an, er (und ich sage hier der Einfachheit halber "er", weil es sich hier tatsächlich – und dies hängt unmittelbar mit diesem Thema zusammen – nur äußerst selten um eine "sie" handelt), also: der Physiker formuliere folgenden Satz: "Beim Wechsel des Energiezustands emittiert oder absorbiert das Atom Licht." Damit hat der Physiker nicht nur Beobachtungen an Apparaten (etwa Spektrometern) interpretiert, er hat auch mathematische Zeichen und Algorithmen in Sprache übersetzt, dabei spezielle Begriffe geschaffen (wie z.B. Energie) oder umgedeutet (Emission oder Absorption), andere in ihrer Alltagsbedeutung belassen und eine – wenn auch sehr abstrakte – sprachliche Metapher geliefert. Der Verlust an Abstraktheit bedeutet zugleich einen Verlust an Exaktheit der Darstellung; je bildhafter die Metapher (etwa wird bei der Erläuterung der Lichtemission auch von zwischen den Schalen des Atoms "hin- und herspringenden" Elektronen gesprochen), umso "falscher" wird sie. Dennoch – dies vermeidend – hat der Wechsel von der mathematischen zur sprachlichen Ebene bereits Interpretation miteingeschlossen und den hermeneutischen Prozeß eröffnet.

Das didaktische Problem ist nun, daß für den Physiker die Erklärung als solche Sinn macht, für den Nichtphysiker aber der Sinn über den Bezug zur eigenen Erfahrungswelt erst hergestellt werden muß. Sinngebung schließt Verstehen ein, insofern die Sinngebung immer über eine außenstehende erkennende Instanz erfolgt. Vom Blickwinkel der Sprache her betrachtet, erhält der Physiker damit die Aufgabe, zweimal zu übersetzen: von der Mathematik in die Fachsprache, von der Fachsprache in die Alltagssprache. (Dies gilt in etwas anderer Weise auch für den experimentell arbeitenden Physiker.) Ist der Weg von der Mathematik zur Fachsprache noch durch die Scientific community abgesichert, so ist jener viel gefährlichere zur Alltagssprache völlig offen. Der Begriff der Welle etwa ist mathematisch präzise definiert, die Verbindung zur Alltagssprache dagegen erfolgt zumeist über Analogie zum Wellenbegriff des Alltags; ob und wie das geschieht, bleibt dem einzelnen überlassen. Gute Lehrer wie etwa Richard P. Feynman zeichnen sich dadurch aus, daß sie besonders treffende und anschauliche Analogien bereitstellen.

Was das Verstehen der Physik mit Geschlecht zu tun hat

Wenn auch die Natur als Physis – ihrem griechischen Ursprung gemäß – weiblich ist, so ist Physik als Wissenschaft von Männern geprägt: Zu keiner anderen Wissenschaft (von der Technik abgesehen) ist die Distanz der Frauen so groß wie zur Physik. Sieht man einmal von Rollenmustern und Machtverhältnissen ab, so ist eine der Ursachen für die Distanz der Frauen in den bisherigen Überlegungen zu finden. Insofern Physik erklärende Wissenschaft ist, behaupte ich, macht sie für Frauen wenig Sinn: Frauen können weniger mit ihrem Physikwissen anfangen als Männer; ihr Wissen erhöht nicht ihr Prestige, ermöglicht in der Frauengruppe keine Kommunikation, und Berufe, die mit Physik und Technik zu tun haben, hat frau schon früh ausgeklammert. Bleibt der Aspekt der Nützlichkeit. Das Verstehen von Physik ist für die Bewältigung des Alltags nur von marginaler Bedeutung. Der Bezug zur eigenen Existenz reduziert sich auf die Sinnfrage, auf das Verstehen des eigenen Seins über das Verstehen der Welt – auf einen Anspruch, mit dem die Schulphysik weitgehend überfordert sein muß, zieht man die grundsätzlichen Schwierigkeiten in Betracht, die damit verbunden sind.
Die Klärung dieses Dilemmas durch eine genauere Erörterung des hermeneutischen Prozesses sowie eine Öffnung des Zugangs zu Gebieten der Physik, die für das Verständnis des menschlichen Seins von Bedeutung sind, könnte also dazu beitragen, die Reserve der Frauen der Physik gegenüber zu verringern. Zudem hat sich gezeigt, daß gerade jene Gebiete der Physik, die nicht im selben Maß deterministisch sind wie die klassische Physik – z.B. Chaosphysik und Quantenmechanik –, gerade junge Frauen (und im allgemeinen Jugendliche) in besonderem Maß ansprechen.

Popularisierung als Pionierarbeit

Der Umstand, daß beim Weg in die Alltagssprache als abgesichert betrachtetes und vertrautes Terrain verlassen werden muß, mag mit ein Grund dafür sein, warum nur wenige Physiker bereit sind, diesen Weg auch tatsächlich zu beschreiten. Der Verlust an Exaktheit, für manche auch der mögliche Verlust an Wissenschaftlichkeit und damit verbundenem Prestige, ist gewiß ein Grund, warum derartige Pionierleistungen zumindest in Mitteleuropa von der Scientific community noch immer scheel angesehen und nur wenig honoriert werden.

Möglich wäre auch eine andere Wertung: Jene Popularisierung nicht als lästiges Übel zu betrachten, sondern als ständigen Ansporn, aus seiner Abstraktion herauszutreten und den hermeneutischen Prozeß der Interpretation mit allen Risiken bewußt auf sich zu nehmen, um so nicht nur dem Sinn seines Tuns auf die Spur zu kommen, sondern auch die Perspektivenänderung für allfällige Korrekturen (z.B. der Wegrichtung) zu nutzen.

Sind das ausreichende Gründe für den Laien, sich der Mühe des Lernens zu unterziehen? Nun, das muß jeder für sich beantworten. Will man Physik auf Lebensbewältigung im weitesten Sinn (d.h. mit Einschluß auch der technologischen Entwicklungen) reduzieren, dann ist auch das Vermittlungsproblem – sieht man vom verkraftbaren zeitlichen und finanziellen Aufwand ab – vergleichsweise unproblematisch. Will man Physik als das begreifen, was eigentlich gemeint ist – als Verstehen der Natur –, dann wird es des direkten Gesprächs mit jenen, die Physik betreiben, und auch der notwendigen Zeit bedürfen – nicht um Gewöhnung zu fördern, sondern um durch gewissenhafte Übersetzung und Interpretation die Grenzen und Möglichkeiten des Denkens auszutasten.

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