Alte Weisheit und neues Wissen

Anmerkungen zu Karl Sumereders Aufsatz „Materie = Energie, Energie = Materie“

Von Hans-Joachim Schönknecht

Zu den eindrucksvollsten Beiträgen in den Genius-Lesestücken gehören für den philosophisch und naturwissenschaftlich Interessierten gewiss die Essays Karl Sumereders mit ihren stets aktuellen und anregenden Themen aus dem Bereich Naturwissenschaften und ihre philosophische Bedeutung. Wie Sumereder neueste und bekanntermaßen komplizierte wissenschaftliche Erkenntnisse verständlich darstellt und auf ihre Bedeutung abklopft und wie er die Grenzen der Erkenntnis aufzeigt, die keine Naturwissenschaft zu überschreiten vermag, weil jenseits Metaphysik beginnt, ist ebenso lehrreich wie in der Darbietung ansprechend. Der Beitrag Materie = Energie, Energie = Materie macht da keine Ausnahme. (Genius-Brief 5–6/2011, Lesestück Nr. 10)

Die Darstellung der historisch schrittweise sich vollziehenden Integration des Materie-Prinzips mit dem Energie-Prinzip mit dem Ergebnis, dass Materie, physikalisch betrachtet, im Grunde eine Erscheinungsform von Energie ist, ist ebenso eindrucksvoll wie der Hinweis auf die Konstanz der im Universum vorhandenen Energie, anders ausgedrückt: der als Universum sich manifestierenden Energie. Denn Sumereders Überlegungen zufolge enthüllt sich ja das Universum nach und nach als Manifestation eines Energiekomplexes, über dessen Ursprung wir letzlich nichts wissen (können).

Sumereders zwangsläufig knappen Ausführungen über die antiken philosophischen Anreger des Materiebegriffs möchte ich einige aus eigener Beschäftigung resultierende Bemerkungen hinzufügen, die zeigen, wie stark die komplizierten heutigen Forschungen letzlich in den antiken, rein spekulativ entwickelten Vorstellungen gegründet sind. Nehmen wir z. B. den physikalischen Satz von der Erhaltung der Energie im Kosmos. Dieser wurde philosophisch angebahnt, und zwar durch den ontologischen Grundgedanken des Parmenides (ca. 540–470 v. Chr.), dass Sein notwendig ist, dass es demzufolge weder geworden noch vergänglich ist und dass man vom Seienden als Ganzes betrachtet nichts wegnehmen und ihm nichts hinzufügen kann, dass es also quantitativ konstant ist. Aus dieser hoch abstrakten, aber rationalen Annahme zieht Parmenides den radikalen (und fragwürdigen) Schluss, dass es weder Entstehen noch Vergehen von Seiendem gibt, denn das wäre nach seiner Auffassung ein Übergang von Sein in Nichts bzw. von Nichts in Sein, gilt doch seit je: Ex nihilo nihil fit. Was uns als Werden und Vergehen der Dinge erscheint, findet nur auf der Ebene der (unzuverlässigen) Wahrnehmung statt, im Klartext: Es ist Schein, Sinnentrug. In Wirklichkeit ist Sein unveränderlich, stets sich selbst gleich.

Das Sein und das Nichts

Der Gedanke des Parmenides entfaltet bei seinen philophierenden Zeitgenossen eine mächtige Wirkung, wird jedoch von den sogenannten jüngeren Naturphilosophen Empedokles (ca. 483–432), Anaxagoras (ca. 500–425) und Demokrit (ca. 460–380) einer Revision unterzogen. Diese halten an der These von der Unentstandenheit und Unvergänglichkeit sowie der quantitativen Konstanz des Seins fest, und zwar zu Recht, denn wie sollte das Sein als solches werden und vergehen? Es sei denn, man nähme wie der Monotheismus einen das Sein erschaffenden Gott an, aber damit würde das Seins-Prädikat nur auf diesen übergehen, jedoch nicht hinfällig. In der Tat behaupten ja die monotheistischen Religionen aus diesem Grund die Ewigkeit Gottes. Eine solche Lösung des Problems ist natürlich nicht im Sinne der genannten protowissenschaftlichen Denker, die gerade nach rational nachvollziehbaren, natürlichen und logisch zwingenden Erklärungen suchen.

Auf der anderen Seite drängt sich das dem großen Heraklit von Ephesos (ca. 550–480) zugeschriebene Panta rhei, die Lehre vom Fließen aller Dinge, ihrem ständigen Werden und Vergehen, der Erfahrung derart auf, dass die Nachfolger des Parmenides sich verpflichtet fühlen, dies zu berücksichtigen und, wie Aristoteles das später nennt, den Phänomenen Rechnung zu tragen.

Aus der Problemstellung, sowohl das Sein wie das Werden (das heißt Wechsel, Veränderung, Bewegung) als real zu erweisen, erarbeiten die jüngeren Naturphilosophen das bis heute gültige Konzept der in allem Wandel beharrenden materiellen Grundbestandteile des Seienden (und dieser Begriff bedeutet für sie: Natur, Kosmos). Die spätere Metaphysik wird diese Auffassung im Gedanken des Beharrens der Substanz im Wechsel der Akzidentien übernehmen. Und auch für die heutige Naturwissenschaft gelten Sein und Werden, Unveränderlichkeit und Veränderung als Grundlagen der Materieauffassung. Das ist eine Voraussetzung für die Anwendbarkeit der naturwissenschaftlichen Methode. Denn „ohne Veränderung ist kein Experiment möglich, und ohne Unveränderlichkeit kann kein Gesetz aufgestellt werden“ (A. van Melsen).

Die Veränderung erlaubt das Werden

Empedokles, der erste dieser Naturphilosophen, meint vier stoffliche Grundbausteine zu erkennen, nämlich Erde, Wasser, Luft und Feuer. Sie werden noch heute gelegentlich als die vier Elemente bezeichnet, obwohl wir längst wissen, dass das im chemischen Sinne nicht korrekt ist. Aus diesen vier Stoffen, glaubt er, sind alle anderen Materien in wechselnden Mischungsverhältnissen zusammengesetzt. Wenn das sachlich auch falsch ist, so ist doch der Gedanke, dass alle wahrnehmbaren Materien aus einer begrenzten Anzahl von Elementen in unterschiedlichen Kombinationen und Mengenanteilen synthetisiert sind, epochemachend. Die Annahme impliziert das Postulat der Analyse, der Untersuchung des Gegebenen auf seine verborgenen Bestandteile. Dazu kommt es in der Antike zwar noch nicht, doch ist klar: Ohne diesen Gedanken gäbe es keine Chemie.

Anders liegen die Dinge bei Anaxagoras. Er setzt unendlich viele Grundstoffe an, und zwar die zahllosen in sich homogen erscheinenden Materien wie Holz, Eisen, Gold, Erde, Wasser, Fleisch, Blut usw. selbst. Er bezeichnet sie aufgrund ihrer Homogenität als Gleichteilige (Homoiomerien). Er glaubt nun, dass ein jeder dieser Stoffe Teile aller anderen Stoffe in unterschiedlicher Proportion enthält: „In allem ist ein Teil von allem“. Die quantitativ dominierenden Teile bilden dann den realen Stoff: Im Gold sind eben die meisten Goldkörnchen. Anders vermag Anaxagoras sich nicht zu erklären, wie z. B. aus Nahrungsmitteln die unterschiedlichen Stoffe des Organismus (Fleisch, Sehnen, Knochen usw.) sich aufbauen. Der Gedanke, dass in allem Anteile von allem sind, ist offenbar unlogisch, denn dann müsste jeder Stoff nicht nur Teile der anderen, sondern auch die Anteile seiner selbst in den anderen Stoffen enthalten. Auf einen solchen Ansatz lässt sich keine Chemie aufbauen: Grenzenlose Vielfalt der Materien in jedem einzelnen Stoff würde die Analyse ins Unendliche ausdehnen. Darum gerät Anaxagoras‘ Theorie der Materie bald in Vergessenheit. Sein bleibender Ruhm speist sich aus anderen theoretischen Leistungen, unter anderem aus der These, dass die im Mythos noch als Gott Helios verehrte Sonne nichts weiter ist als ein Klumpen glühender Materie. Mit dieser Behauptung bringt er die altgläubigen Athener gegen sich auf. Nur dank seinem Freund Perikles entgeht er einer Anklage wegen Asebie (Gotteslästerung), die das Todesurteil nach sich gezogen hätte.

Das Vergehen ist die Auflösung des Verbundenen

Für Demokrit sind im Anschluss an seinen Lehrer Leukipp das unvergänglich Seiende die Atome, das heißt eine der Zahl nach unendliche Menge unteilbarer, qualitativ vollkommen gleicher, unsichtbar (aber nicht unendlich) kleiner und solider, das heißt undurchdringlicher Materiepartikel. Außerdem nimmt er die Existenz des von Parmenides bestrittenen Nichtseienden an: „Das Nichts existiert“. Es ist für ihn der leere Raum, in dem die Atome sich ungeordnet bewegen und zufallsbedingt aufeinanderstoßen. Die Dinge sind Zusammenballungen von Atomen, also letzten Endes Zufallsprodukte.

Die genannten Theorien verbinden das Sein mit dem Werden: Die Elemente bzw. Atome sind, das heißt, sie waren immer und vergehen nicht. Was entsteht und vergeht, sind die aus ihnen zusammengesetzten Dinge. Das Vergehen ist Auflösung des Verbundenen in seine Elemente, aber keine Auflösung schlechthin, keine Auflösung in <Nichts>. Werden und Vergehen sind lediglich Prozesse der Transformation. Bloße Transformationen sind damit auch Geburt und Tod, woraus bei den späteren ethisch orientierten Philosophen wie Epikureern und Stoikern die Folgerung gezogen wird, diese Vorgänge gelassen zu betrachten.

Ein in der Forschung häufig behandeltes Thema ist die Ablehnung von Demokrits Theorie der Atome durch Aristoteles. Dies erscheint aus heutiger Perspektive leicht als Fehler, denn das Atomprinzip hat sich als maßgebende Theorie der Materie historisch durchgesetzt. So kritisiert etwa der Physiker Arthur March in seiner Schrift Das neue Denken der modernen Physik, Aristoteles habe durch seine Ablehnung „den Fortschritt der Wissenschaft auf zwei Jahrtausende aufgehalten“.

Ein solcher Vorwurf ist jedoch anachronistisch, unhistorisch. Es ist ein Irrtum zu glauben, man hätte in der Antike bruchlos an Demokrits Atom-Theorie anknüpfen und eine Atom-Physik im modernen Sinne aufbauen können. Dass Aristoteles sich statt auf die Theorie der Atome auf die Elemente-Theorie des Empedokles stützte, entsprach seiner Tendenz, sich an das Erfahrbare zu halten. Die Elemente-Theorie genügte der Forderung nach Konkretheit, denn die Grundstoffe waren ja empirisch vorhanden, während der Gedanke der atomaren Struktur der Materie aus abstrakten Erwägungen hervorging und zwar genial, aber doch rein spekulativ war. Im übrigen ist ja auch der Begriff des Elements in der Neuzeit aufgegriffen und als Basis der Chemie sehr erfolgreich angewendet worden, lange bevor die Atomtheorie zu empirischen Ergebnissen kam.

Für und wider Aristoteles

Aristoteles war der größte (Natur-)Philosoph der Antike und die unbetrittene philosophische Autorität des Mittelalters. Die neuzeitliche Naturwissenschaft entstand in bewusster Absetzung von Aristoteles, vor allem von seinem Fehlglauben, dass die sublunare Natur zu ungeordnet sei, um mathematisch erfasst zu werden. Gegen diese Auffassung gerichtet, sagt Galileo Galilei (1564–1642) in seiner Schrift Die Goldwaage: „Das Buch der Natur [des Universums] ist in mathematischer Sprache geschrieben; seine Buchstaben sind Dreiecke, Kreise und andere geometrische Figuren. Ohne deren Anwendung versteht man kein Wort in diesem Buch“ – und er hatte, wie sich bald zeigen sollte, Recht damit.

Zum Verständnis von Aristoteles‘ Ablehnung des Atomismus scheint mir Sumereders Hinweis auf dessen Auffassung einer im Stoff vorhandenen Kreativität besonders wichtig. Zufolge diesem hylozoistischen Ansatz gibt es bloße, gänzlich formlose Materie (materia prima) eigentlich gar nicht. Vielmehr begegnet uns aufgrund einer dem Sein innewohnenden, in letzter Instanz geistigen Formtendenz immer schon geformten Stoff. Das beginnt mit der anscheinend schwachen Formung, wie sie die vier Elemente, die Urmaterien, selbst darstellen (wären sie gänzlich formlos, könnten wir sie gar nicht voneinander unterscheiden) und kompliziert sich dann immer weiter bis zu den hochorganisierten Strukturen des Lebendigen. Aristoteles hatte im Gegensatz zu Demokrit einen höchst wachen Sinn für die Komplexität der Natur, die für ihn die große schöpferische Macht war, und er versucht, den Formenreichtum irgendwie gedanklich zu fassen und herzuleiten. Die Formen, ihre Konstanz wie ihre Variabilität, bleiben dagegen bei Demokrit völlig unbeachtet.

Die Geschichte der Naturwissenschaft gibt Aristoteles‘ Konzentration auf die Elementelehre auch insofern Recht, als der Aufschwung der Chemie im 17./18. Jh. bei den Elementen und nicht bei den Atomen ansetzt. A. Lavoisier (1743–94) entwickelt erste Methoden zur Bestimmung von Elementen. Er definiert sie als Substanzen, die sich durch chemische Verfahren nicht weiter zerlegen lassen. Daraus ergab sich ein weitgespanntes Forschungsprogramm, und durch weitere Verfeinerung der Analyseverfahren gelang die sukzessive Präzisierung und Komplettierung der Elemente-Tafel. Es wurden früh auch Atomtheorien diskutiert und mit der Elementelehre verknüpft, so durch R. Boyle (1627–1691), doch ohne greifbare Ergebnisse. Erst J. Dalton (1766–1844) erneuerte 1804 erfolgreich die Korpuskulartheorie, indem er, aufbauend auf der Erforschung der Elemente, jedem Element unteilbare Atome von gleicher Masse zuwies. In der Folgezeit wurde durch die Erkenntnis des Aufbaus der Atome aus Elementarteilchen die grundsätzliche Umwandlungsfähigkeit der Elemente erwiesen. Ähnliches hatte bereits Aristoteles in seiner Schrift De caelo aufgrund von theoretischen Erwägungen behauptet: „Da also die Elemente weder aus Unkörperlichem [also Geistigem] entstanden sein können noch aus einem anderen Körper [denn diese bestehen ja aus den Elementen], bleibt als einzige Möglichkeit, dass sie auseinander entstehen“ (305 a).

Soweit einige wissenschaftshistorische Anmerkungen zu Sumereders Darstellung der aktuellsten Forschungsergebnisse, die zumindest Eines sichtbar machen: Der Problemhorizont, aus dem die modernen Lösungen hervorgehen, selbst ist uralt.

 
Der Verfasser war Gymnasialprofessor in Deutschland und lebt gegenwärtig in Pacengo (Italien).