Was ist eine Theorie?

Wie immer geht es mir hier einzig und allein um die Sprache und nicht darum, irgendwelche Überzeugungen, Glaubensbekenntnisse, Anschauungen zu bewerten.

Es geht mir um den Begriff ‹Theorie› und um dessen Bedeutung. Wer den Begriff mit einem anderen als dem hier angegeben Inhalt versehen möchte, darf dies selbstverständlich im Bewusstsein tun, eine Grundregel der Kommunikation zu missachten.

Am Anfang eines Erkenntnisprozesses steht die ‹Beobachtung›; zum Beispiel: Ein gelehrter Engländer beobachtet, wie sich ein Apfel vom Ast löst und zu Boden fällt. Das ist eine Beobachtung, keine Theorie. Nun beginnt der Gelehrte seine Beobachtung mit anderen Beobachtungen zu vergleichen und merkt, dass alle Äpfel, die er beim sich Lösen vom Ast beobachtet hat, danach ‹nach unten› gefallen sind. Er weitet seine Überlegungen auf Birnen aus, dann auf Obst allgemein, dann auf alle Gegenstände Englands, des gesamten Empires, schließlich der Vollständigkeit halber auch auf den Rest der Welt und formuliert in seinem Kopf: ‹Alle Gegenstände fallen nach unten›. — Ist das jetzt eine Theorie? — Nein, noch lange nicht! Das nennet man lediglich Vermutung.

Auf dem Weg zurück in sein Arbeitszimmer fällt dem Engländer nun nämlich auf, dass er sich noch gar nicht überlegt hat, was in diesem Zusammenhang ‹nach unten› bedeutet: «What shall we do with a drunken sailor, der jenseits des Äquators aus dem Mastkorb fällt? — Der fällt ja nach oben und nicht nach unten!» Noch bevor er an seinen Schreibtisch zurückgekehrt ist, ist er sich ziemlich sicher: ‹Die Dinge fallen nicht! Sie ziehen sich gegenseitig an! Der Schwerpunkt des Apfels, der Birne oder eines Matrosen streben gegen den Schwerpunkt der Erde!› — Kann man nun endlich den Korken knallen lassen? Ist das jetzt endlich eine Theorie? — Nein! Leider (oder zum Glück) nicht! Das ist erst eine Hypothese!

Um die Hypothese in den Stand einer Theorie adeln zu können, muss sie noch drei Bedingungen erfüllen:

1. Sie darf mit bestehenden und bislang nicht widerlegten Theorien nicht im Widerspruch stehen. Unser Engländer weiß natürlich, dass es bereits eine hieb- und stichfeste Theorie eines Italieners über den freien Fall und eine unerschütterliche Theorie eines Deutschen über die Bewegungen von Himmelskörpern gibt. Und da hat er keine andere Wahl: Entweder gelingt es ihm, diese Theorien experimentell zu widerlegen, oder er muss sie in seine eigene Arbeit widerspruchsfrei einbauen.

2. Sie muss eine in sich widerspruchsfreie quantitative und qualitative Erklärung aller Beobachtungen abgeben. In diesem Fall muss der Engländer aufzeigen (und experimentell nachweisen) können, wie diese Anziehung zwischen Körpern funktioniert: Die Abhängigkeit und Stärke der Anziehung von der Größe und vom Abstand der beiden sich anziehenden Massen genau beschreiben.

3. Jetzt ist es zwar schon eine Theorie, aber die schwierigste Hürde wartet noch auf sie: Aus der Theorie selbst leiten sich logische Schlüsse ab (Vorhersagen). «If my theory is correct», sagt sich der Engländer, «dann müsste ich mit ihr die Theorien des Italieners und des Deutschen sogar stützen und vervollständigen können!» Und nachdem ihm auch das gelungen ist, wird eine nicht enden wollende Kette von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sich immer ausgeklügeltere Experimente ausdenken, um zu zeigen, dass sich Sir Isaac geirrt hat. Solange sie darin jedoch nicht erfolgreich sind, bleibt es eine Theorie.

Was, wenn sie erfolgreich wären? Stünden wir dann vor einer falschen Theorie? — Nun, der Begriff ‹falsche Theorie› ist ein Oxymoron. Eine Theorie kann nicht falsch sein, sonst ist es schlicht keine Theorie mehr*. Die Wissenschaft hat für ‹falsche Theorie› oder ‹falsifizierte Theorie› bereits einen Begriff, nämlich ‹Irrtum›.

Wie steht es also jetzt um die Gravitationstheorie seit der Relativitätstheorie? Sollten wir fortan vom newtonschen Irrtum reden? — Um Gottes Willen, nein! Die Relativitätstheorie widerlegt die Gravitationstheorie nicht! Man hat lediglich festgestellt, dass bei sehr großen Geschwindigkeiten und in Gegenwart von sehr großen Massen eine ergänzende relativistische Betrachtung nötig ist.

Vieles von dem, was man zurzeit eine Theorie nennt, erfüllt kein einziges der oben erwähnten Kriterien. Aber eigentlich erfüllen diese Nichttheorien nicht einmal die Bedingung für eine Hypothese und auch nicht für eine Vermutung, denn dafür müssten sie doch zumindest auf eine Beobachtung zurückgehen.

Dies gilt für die empirischen Wissenschaften. Als empirische Wissenschaften oder Erfahrungswissenschaften bezeichnet man alle Disziplinen, in denen die Objekte und Sachverhalte der Welt, wie Planeten, Tiere, Verhaltensmuster von Menschen durch Experimente, Beobachtung oder Befragung untersucht werden. Das heißt: empirische Wissenschaften sind alle Wissenschaften außer Mathematik und Logik. In der Mathematik und in der Logik ist das Vorgehen insofern umgekehrt, als man nicht wie in den empirischen Wissenschaften von einzelnen Beobachtungen auf eine allgemeine Gültigkeit schließt (Induktion), sondern aus dem allgemein Gültigen und bereits Bewiesenen einen ebenfalls allgemein gültigen Schluss zieht (Deduktion). Deshalb gibt es ausschließlich in den deduktiven Wissenschaften den Beweis. Und deshalb gibt es in den deduktiven Wissenschaften auch keine Theorien, sondern Theoreme, Lehrsätze!

Der Satz des Pythagoras «Im rechtwinkligen Dreieck ist die Summe der Flächen der Katheten-Quadrate gleich der Fläche des Quadrates der Hypotenuse.» ist bewiesen und gilt nicht für bloß ein bestimmtes Dreieck, das der Grieche aus Samos gerade untersuchte, sondern für das rechtwinklige Dreieck im Euklidischen Raum an sich, für alle rechtwinkligen Dreiecke überhaupt. Deshalb muss nicht überprüft werden, ob die Aussage auch für ein ägyptisches rechtwinkliges Dreieck des vierten Jahrtausends vor der Zeitrechnung gilt und für ein rechtwinkliges Dreieck in einer fernen Galaxie. Sollte je eine Überprüfung des Lehrsatzes an irgendeinem Ort des Universums zu einem anderen Ergebnis führen, wäre nicht der Lehrsatz falsifiziert, sondern es würde sich nicht um ein rechtwinkliges Dreieck handeln!

Eine naturwissenschaftliche Theorie ist indessen wie oben erklärt und beschrieben eine aus (freilich sehr vielen) einzelnen Beobachtungen (Messungen) gewonnene Vermutung, die durch zusätzliche Beobachtungen immer wieder bestätigt, aber nicht bewiesen wird. Wenn nach beliebig langer Zeit auch bloß eine einzige Beobachtung (Messung), bei der man einen Messfehler ausschließen kann, der Theorie widerspricht (sie falsifiziert), muss diese dergestalt korrigiert, erweitert, angepasst werden, dass auch das neu beobachtete Phänomen durch sie erklärt werden kann. Gelingt dies nicht, muss die Theorie aufgegeben werden und wird allenfalls zur Faustregel zurückgestuft.

* In einem historischen Kontext spricht man freilich bei einigen längst widerlegten Behauptung immer noch von «Theorie» (Phlogiston-«Theorie», Miasma-«Theorie», Rassen-«Theorie» etc.). — Meiner Ansicht nach gebietet es aber der Anstand, diese Irrtümer bloß als Theorie in Anführungs- und Schlusszeichen zu nennen oder wenigstens in einer ausführlichen Fußnote zu kommentieren.