Determinismus
Philosophische Lehre vom allgemeinen kausalen Zusammenhang aller Dinge und Erscheinungen der objektiven Realität.
Der Determinismus (von lateinisch determinare ‚festlegen‘, ‚Grenzen setzen‘, ‚begrenzen‘) ist die Auffassung, dass alle – insbesondere auch zukünftige – Ereignisse durch Vorbedingungen eindeutig festgelegt sind. Die Gegenthese (Indeterminismus) vertritt, dass es bestimmte Ereignisse gibt, die nicht eindeutig durch Vorbedingungen determiniert, sondern indeterminiert (= unbestimmt) sind.
In der Naturphilosophie wird ein allgemeiner Determinismus zumeist durch zwei Annahmen gestützt: erstens dass sämtliche natürlichen Prozesse durch Naturgesetze bestimmt sind und dass zweitens die Bewegungsgleichungen dazu beim Einsetzen von exakten Werten eine eindeutige Lösung liefern und damit die Ergebnisse festlegen. Ob diese Annahmen durchgängig zutreffen, ist umstritten. Wenn das Weltgeschehen jedenfalls festgelegt ist, scheint dies einen Widerspruch für die Existenz eines freien Willens zu erzeugen. Ob dieser Widerspruch besteht, ist ebenso umstritten wie die jeweiligen Konsequenzen.
Es gibt keinen einheitlichen Determinismusbegriff, vielmehr gibt es verschiedene Varianten. Nach der klassischen Einteilung von William James lassen sich die philosophischen Auffassungen in harten und weichen Determinismus einteilen. Paul Edwards macht ferner die Einteilung in ethischen, logischen, theologischen, physikalischen und psychologischen Determinismus.
Historische Entwicklung
Der Determinismus ist eng verwandt mit dem Materialismus, deren Vordenker der Antike nach natürlichen Erklärungen der Wirklichkeit anstelle der mythologischen suchten. Als wesentlicher gedanklicher Vater des Determinismus gilt der antike griechische Philosoph Demokrit. Mit seiner Lehre des atomistischen Materialismus führte er alles Geschehen auf das Zusammenspiel elementarer natürlicher Abläufe zurück und entkoppelte damit die Natur von transzendenten und metaphysischen Einflüssen und der damals verbreiteten Auffassung, dass Götter beständig in das Weltgeschehen eingriffen.
Im Zeitalter der Aufklärung wurden diese antiken Ideen wieder aufgegriffen und weiterentwickelt. Einen Meilenstein bildet die 1770 veröffentlichte Arbeit Système de la Nature von Paul Henri Thiry d’Holbach. Darin beschreibt d’Holbach die Natur als ein geschlossenes System, das sowohl die Naturgesetze wie auch ewige Regeln der Moral umfasst. In der Natur gäbe es nichts weiter als Materie, die sich bewegt und dabei in einer konsequenten Abfolge von Ursache und Wirkung eingebunden sei. Insbesondere wendet er sich mit dieser monistischen Auffassung gegen den Dualismus und die Position der Zweiteilung der Welt in Materielles und Geistiges.
Mit der Etablierung der klassischen Mechanik und des mechanistischen Weltbildes wurde von Vertretern des mechanistischen Determinismus, insbesondere von Pierre-Simon Laplace gefolgert, dass wenn die Welt festgelegten physikalischen Gesetzen unterworfen ist und an keiner Stelle Ereignisse ohne Ursache (z.B. durch übernatürliche Phänomene oder durch objektiven Zufall) auftreten, dann müssen zukünftige Ereignisse unausweichlich determiniert sein. Ferner wurde – zugespitzt im laplaceschen Dämon – postuliert, dass ein „Weltgeist“, der die Gegenwart mit allen Details kenne, die Vergangenheit und Zukunft des Weltgeschehens in allen Einzelheiten vorhersagen könne (klassischer Determinismus oder Laplace’scher Determinismus).
Grenzen der Determiniertheit
Aus neueren Disziplinen der Physik (Chaostheorie, Relativitätstheorie, Quantenphysik) haben sich verschiedene, jeweils prinzipielle Einwände gegen eine solche Vorhersagbarkeit ergeben.
Die französischen Mathematiker Henri Poincaré und Jacques Hadamard haben schon Ende des 19. Jahrhunderts entdeckt, dass selbst einfache dynamische Systeme wie das dreier sich anziehender Körper zu sehr komplizierten Bahnkurven führen und dass selbst so elementare physikalische Abläufe wie etwa die Bewegung eines Massenpunktes entlang von Geodäten bei kleinen Abweichungen im Anfangswinkel zu beliebig großen Änderungen im Ergebnis anwachsen. Ihre Arbeiten bilden heute die Grundlage der Chaosforschung. Deterministisches Chaos kann dazu führen, dass dynamische Systeme gar nicht oder nur für kurze Zeiträume vorhersagbar sind. Poincaré unterschied dazu, angesichts der von ihm entdeckten Komplexität der Phasenraumstruktur, zwischen starkem und schwachem Determinismus.
Deterministische Systeme sind zwar vollständig durch die Anfangsbedingungen festgelegt, aber nur eingeschränkt determiniert; Determiniertheit wird als der Grad der „Vorbestimmtheit“ solcher Systeme definiert, in enger Anlehnung an eine Vorhersagbarkeit. Dabei begrenzen sowohl praktische als auch prinzipielle Grenzen hinsichtlich der Genauigkeit der Messungen bzw. der Rechenschritte eine Vorhersage.
Der Physiker Walter Seifritz zeigt, dass der Verlauf idealer Billardkugeln bereits nach wenigen (etwa 8) Stößen nicht mehr exakt reproduzierbar ist. Er zeigt, ’’dass eine sehr kleine Störung, von dem man zunächst vermutet, sie sei völlig vernachlässigbar, aufschaukeln und Imponderabilien ins Spiel bringen kann, so dass dieses nicht mehr vollkommen deterministisch beschrieben werden kann.’’
Beispiele für deterministische Systeme, die so stark von Anfangszuständen abhängen, dass sie in der Praxis keine Vorhersage erlauben, wären der Wurf von Spielwürfeln oder die Ziehung von Kugeln im Urnenmodell – man spricht dabei auch von Zufall. Beispiele für partiell, für kurze Zeiträume vorhersagbare deterministische Systeme wären das Doppelpendel, das Magnetpendel, das Wetter oder Wirtschaftskreisläufe.
Im mathematischen Modell deterministisch chaotischer Systeme kann der Phasenraum eine fraktale Struktur mit unendlicher Rauheit aufweisen. Die unendliche Rauheit sagt aus, dass nicht nur kleine Abweichungen des Ausgangszustandes große Auswirkung auf den Ergebniszustand haben sondern dass dies bereits durch unendlich kleine Abweichungen hervorgerufen wird. Deterministische Systeme können daher entlang fraktaler Phasenraumstrukturen (rippled bassins) nicht-deterministisches Verhalten ausprägen. Aufgrund unvermeidbaren Rauschens in praktischen Szenarien kann insbesondere eine on-off intermittency, also der spontane Wechsel zwischen gänzlich unterschiedlichem Systemverhalten auftreten.
Mit Norton’s Dome wurde 2003 ein Gedankenexperiment vorgestellt, das sogar ganz ohne Abweichung im Ausgangszustand zu unterschiedlichen Resultaten führt und dabei vollständig konform zur newtonschen Mechanik bleibt.
Nicht genug damit – es gibt noch eine Reihe weiterer Grenzphänomene, die aber üblicherweise durchaus zur newtonschen Mechanik hinzugerechnet werden und die die eindeutige Lösbarkeit der Differenzialgleichungen und den daraus abgeleiteten Determinismus zerstören können: unendlicher Raum, unbeschränkte Geschwindigkeit, Kontinuität, Punkt-Partikel, Singularitäten.
Daneben werden einige Bereiche der Physik nicht durch deterministische, sondern durch probabilistische Gesetzmäßigkeiten beschrieben.
Die (klassische) Thermodynamik beschäftigt sich mit Systemen aus vielen Teilchen, deren Systemzustand sich durch die Einzelzustände aller Teilchen zwar prinzipiell beschreiben ließe, wegen der Undurchführbarkeit der Messung und Berechnung wird darauf aber verzichtet und es wird in der statistischen Physik lediglich mit statistischen Mittelwerten gerechnet. So lassen sich, trotz weitgehender Unkenntnis über die mikroskopischen Teilchenzustände, dennoch sehr genaue Vorhersagen auf makroskopischer Ebene machen.
Der Formalismus der Quantenmechanik beschränkt sich ebenfalls auf probabilistische Aussagen über zukünftige Ereignisse. Wobei die Genauigkeit einer Vorhersage auch mit beliebiger Steigerung der Messgenauigkeit, die durch die Unschärferelation begrenzt ist, nicht besser als ein bestimmter Wert gemacht werden kann. Viele Physiker, darunter insbesondere die Vertreter der Kopenhagener Interpretation, haben dies damit erklärt, dass unsere Welt auf der mikroskopischen Ebene der Quantenmechanik fundamental nicht-deterministisch sei. Daneben gibt es aber auch deterministische Deutungen (De-Broglie-Bohm-Theorie, Ensemble-Interpretation, Viele-Welten-Interpretation). Die Einschätzung, ob unsere Welt in ihren Grundbausteinen deterministisch oder indeterministisch sei, hängt davon ab, welche Interpretation und philosophische Haltung man einnimmt. Dabei basieren diese unterschiedlichen Interpretationen auf demselben mathematischen Formalismus und liefern dieselben Vorhersageergebnisse. Die Schrödingergleichung – die der ungestörten zeitlichen Entwicklung von (nichtrelativistischen) Quantensystemen zugrundeliegende Differentialgleichung – ist vollständig deterministisch, also ihre Lösungen bei Vorgabe von Anfangsbedingungen eindeutig. Erst durch den Messvorgang kommt Indeterminismus in die Quantenwelt, was auch als Messproblem bezeichnet wird.
Der Physiker Stephen Hawking verwendet den Begriff Determinismus für alle Interpretationen der Quantenmechanik, auch für die einschlägig als indeterministisch bezeichneten Varianten. Er begründet diese Wortwahl damit, dass so der mögliche falsche Eindruck der Regellosigkeit vermieden werde. Auch unter der Annahme einer fundamentalen Zufälligkeit der Natur würden statt einer bestimmten Zukunft und Vergangenheit eben die Wahrscheinlichkeiten für verschiedene mögliche Zukünfte und Vergangenheiten durch die Naturgesetze exakt bestimmt, d.h. determiniert.
Begriffliche Abgrenzung
Die philosophischen Positionen Fatalismus und Prädestination zeichnen sich ebenfalls durch Vorherbestimmung aus. Im Detail ist die Besonderheit des Determinismus die Kausalität, also dass der Zustand eines isolierten Systems zur Zeit t+dt durch seinen Zustand zur Zeit t determiniert ist. Bei Fatalismus und Prädestination wird von einem offenen System ausgegangen, dessen zukünftiger Zustand durch den äußeren Eingriff des Schicksals determiniert wird und nicht durch den aktuellen Zustand. Fatalismus und Prädestination unterscheiden sich untereinander wiederum dadurch, dass hypothetische Götter im Fatalismus ebenfalls dem Schicksal unterworfen sind und in der Prädestination das Schicksal durch einen hypothetischen freien Willen steuern.
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 18.09. 2023