Inhalt

1.  Einleitung  2

2.  Die mechanistische Erklärung nach Machamer, Darden Craver  3

3.  Mechanismen und Entwicklung?  11

4.  Kritik am Mechanismus nach Machamer, Darden Craver  13

4.1  Ausdifferenzierung der Zeitskalen  13

4.2  Konstitutive Relationen bei Veränderung auf anderer Zeitskala  14

4.3  Raumzeitliche Organisation  16

4.4  Gleichbleibende Bedingungen  17

5.  Dynamische Mechanismen nach Bechtel Abrahamsen  17

6.  Kritik am dynamischen Mechanismus nach Bechtel Abrahamsen  20

6.1  Ausdifferenzierung der Zeitskalen  20

6.2  Konstitutive Relationen bei Veränderung auf anderer Zeitskala  21

6.3  Raumzeitliche Organisation  22

6.4  Gleichbleibende Bedingungen  22

6.5  Probleme der neuronalen Netzwerke für mechanistische Erklärung  23

7.  Fazit  26

Literaturangabe   28

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1. Einleitung

Was ist eine wissenschaftliche Erklärung? Diese Frage steht seit vorsokratischen Zeiten bis heute im Zentrum philosophischer Aufmerksamkeit und beschäftigt sich damit, warum spezielle oder regelmäßige Phänomene in der Welt passieren. Gleichzeitig impliziert diese Frage indirekt, dass es so etwas wie eine spezielle Erklärungsform gibt, die in der Wissenschaft gilt (Woodward, 2009). Die Debatte über Erklärungen blühte jedoch erst Mitte des 20. Jahrhunderts mit der Entwicklung des deduktiv-nomologischen Schemas (auch DN-Modell genannt) von Hempel und Oppenheim (Hempel, 1965) richtig auf. Auch dieses Schema geht von der Annahme aus, dass es eine Struktur von Erklärungen gibt, die universell in der Wissenschaft anwendbar ist. Nach dem DN-Modell besteht die Erklärung zum einen aus dem zu Erklärenden (Explanandum) und zum anderen aus dem Erklärenden (Explanans), welches mindestens ein für das Phänomen relevantes Gesetz sowie vorausgehende Bedingungen beinhalten muss. Bei Hempels Erklärung handelt es sich um ein deduktives Argument, wobei sich das zu Erklärende logisch aus den Prämissen des Explanans ergibt.

Neben starken Kritiken, die an diesem Modell geübt wurden (vgl. Woodward, 2003; Scriven, 1962), ergab sich speziell für die Lebenswissenschaften bspw. der Biologie oder Neuropsychologie die Frage, wie fruchtbar ein solches Erklärungsmodell für sie ist. Diese Disziplinen besitzen oft keine deterministischen Gesetze, die sie zur Erklärung ihrer Phänomene heranziehen können. Stattdessen wird vor allem in der Biologie ein Phänomen erklärt, indem man die für es konstitutiven Teile und ihr Zusammenspiel identifiziert. Diese Art von Erklärung bezieht sich demnach auf das Finden des dem Phänomen zu Grunde liegenden Mechanismus' und dessen Beschreibung. Es erklärt das „warum“ durch das „wie“ (Bechtel & Abrahamsen, 2005).

Im Gegensatz zum DN-Modell wurde die mechanistische Erklärung erst gegen Ende des letzten Jahrhunderts von den Wissenschaftsphilosophen beachtet und systematisch ausgearbeitet (Woodward, 2009; Machamer, Darden, Craver, 2000; Glennan, 1996).

Aber was genau kann die mechanistische Erklärung wirklich leisten? Vor allem in den neu aufkommenden Neurowissenschaften, welche meist ein interdisziplinäres Feld darstellen aus (Molekular)Biologie, Psychologie, Informatik und Philosophie, wird sie gern benutzt, um kognitive Phänomene wie Gedächtniskonsolidierung auf mehreren Ebenen zu beschreiben.

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Speziell in dem entdeckten Mechanismus der Langzeitpotenzierung (LTP) wurde der Erfolg der mechanistischen Erklärung gefeiert (Bickle, 2003; Craver, 2002), weil man nun ein psychisches Phänomen (Gedächtniskonsolidierung), mittels eines Mechanismus unter anderem molekularbiologisch erklären konnte. Doch Mechanismen können sich auch verändern. Die Neurowissenschaftlerin Eleanor Maguire veröffentlichte im Jahr 2000 einen, von den mechanistischen Wissenschaftsphilosophen kaum beachteten, Artikel, der zeigte, dass sich der Hippocampus, welcher mit Gedächtniskonsolidierung und Langzeitpotenzierung (LTP) in Verbindung gebracht wird, im Zusammenhang mit extensivem Fahrtraining von vier bis sechs Jahren neuronal reorganisieren kann (Maguire, 2000). Es fand demnach eine Entwicklung über einen längeren Zeitraum statt, die zu einer anatomischen Veränderung führte. Daraus resultiert die Frage, ob die Mechanistische Alternative die Veränderung eines Mechanismus wie Gedächtniskonsolidierung auch innerhalb einer längeren Lebenszeitspanne auf allen relevanten Ebenen erklären kann?

Im ersten Teil der Arbeit werde ich auf die Definition der mechanistischen Erklärung genauer eingehen, die für die Fragestellung relevanten Aspekte herausarbeiten und die Funktionsweise von Mechanismen anhand der LTP veranschaulichen. Im zweiten Teil werde ich die Problematik der empirischen Evidenz von Maguire für die mechanistische Erklärung erläutern und die Unzulänglichkeiten dieser Definition der mechanistischen Erklärung in Bezug auf die Betrachtung von Entwicklung herausarbeiten. Im dritten Teil werde ich die Argumente von Bechtel und Abrahamsen (2005) genauer analysieren, die sie als Antwort auf das Problem der Entwicklung in mechanistischen Erklärungen angeben. Abschließend werde ich diese danach bewerten, ob sie ausreichend sind, um Entwicklung innerhalb mechanistischer Erklärungen sinnvoll zu fassen.

2. Die mechanistische Erklärung nach Machamer, Darden & Craver

Innerhalb der letzten zwanzig Jahre haben verschiedene Philosophen versucht, die gemeinsamen Aspekte von Mechanismen herauszuarbeiten (Machamer, Darden & Craver, 2000; Glennan, 1996; Bechtel & Richardson, 1993). Hierbei gibt es zwar Überlappungen in vielen Aspekten, aber auch wesentliche Unterschiede in der Terminologie und der

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Gewichtung einzelner Aspekte von Mechanismen ¹ . Nichtsdestotrotz werde ich mich speziell auf die Definition von Machamer, Darden und Craver (2000) stützen, da ihr Artikel „Thinking

About Mechanisms“ mit 174 Zitierungen ² nach quantitativer Beurteilung die weiterführende Diskussion um mechanistische Erklärungen sehr stark beeinflusst hat.

Machamer, Darden und Craver definieren Mechanismen wie folgt:

„Mechanisms are entities and activities organized such that they are productive of regular changes from start or set-up to finish or termination conditions.” (Machamer, Darden & Craver, 2000: 3, Hervorhebungen hinzugefügt)

In dieser Definition sind drei verschiedene Aspekte zu finden, welche nacheinander genauer betrachtet werden:

1) Entitäten und Aktivitäten: Entitäten sind jene Teile des Mechanismus', die gewisse Eigenschaften haben und für ihn wichtige Aktivitäten ausführen. Aktivitäten hingegen produzieren eine bestimmte Veränderung, die von den Eigenschaften der Entitäten abhängen. Beide werden als interdependent angesehen.

2) Organisation: Die Entitäten und Aktivitäten sind organisiert. Das bedeutet, dass ihre Organisation die Art und Weise festlegt, wie sie ein Phänomen hervorbringen. Sie haben aber eine spezielle raum-zeitliche Organisation: Entitäten müssen adäquat verortet, gegliedert und ausgerichtet sein, und ihre Aktivitäten haben einen zeitlichen Ablauf sowie eine zeitliche Dauer.

3) Regelmäßigkeit: Mechanismen arbeiten immer bzw. zum größten Teil in der gleichen Art und unter gleichen Bedingungen. Diese Regelmäßigkeit zeigt sich darin, dass der Mechanismus die einzelnen Phasen vom Anfangs- bis zum Endzustand in einer produktiven Kontinuität durchläuft.

¹ Glennan (1996) betont die Eigenschaften der Teile bzw. Entitäten beim Hervorbringen der Interaktionen zwischen den Teilen (vgl. Bechtel & Abrahamsen 2005). Bechtel und Richardson (1993) hingegen legen den Fokus auf die Aktivitäten der Teile. Machamer, Darden und Craver (2000) legen ihren Fokus auf den metaphysischen Status der Teile bzw. Entitäten und ihrer Aktivitäten.

² Siehe Web of Science, Stand: 14.11.2010

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Hierbei betonen die Autoren, dass erst die produktive Kontinuität die Verbindungen zwischen den verschiedenen Zuständen verständlich mache und daher eine vollständige Beschreibung des ganzen Ablaufs dafür nötig sei (vgl. Machamer, Darden & Craver, 2000: 3).

Zwei zentrale Begriffe für das Verständnis von mechanistischen Erklärungen stellen die bereits erwähnte produktive Kontinuität, sowie die damit im Zusammenhang stehende vollständige Beschreibung des ganzen Ablaufs dar. Vollständige Beschreibungen von Mechanismen ohne Erklärungs- bzw. Beschreibungslücken lassen die produktive Kontinuität zwischen den relevanten Aktivitäten der Komponenten in der Phase vom Anfangs- bis zum Endzustand erkennen. Dies kann innerhalb einer Ebene sowie zwischen den Ebenen stattfinden. Somit machen erst die produktiven Kontinuitäten die Verbindungen und Zusammenhänge zwischen den einzelnen Aktivitäten und Komponenten verständlich. Angenommen, ein Mechanismus wird schematisch als AÆBÆC dargestellt. Dann stellen die Pfeile eben diese Kontinuitäten in Form von verbindenden Aktivitäten dar. Fehlt ein Pfeil (A…BÆC), durch die noch nicht aufgedeckten Aktivitäten zwischen zwei Komponenten (A, B), besteht hierbei eine Erklärungslücke und eine vollständige Beschreibung kann nicht erreicht werden. Vollständige Beschreibungen sind zwar das Ziel einer mechanistischen Beschreibung bzw. Erklärung, allerdings beschreiben auch Machamer, Darden & Craver (2000: 15), dass eine vollständige Beschreibung auf allen Ebenen nicht immer erreicht werden kann. In diesem Falle handelt es sich um ein Mechanismus-Schema (mechanism schema), welches nach und nach mit Beschreibungen weiterer Komponenten und verbindenden Aktivitäten aufgefüllt werden kann.

Ein weiterer Aspekt, der nicht in der Definition an sich zu finden ist, jedoch speziell für meine weitere Argumentation von großer Bedeutung ist, ist die Organisation auf mehreren Ebenen sowie die Relationen zwischen den Ebenen. Diese sind hierarchisch geordnet, und die Entitäten und Aktivitäten auf tieferen Ebenen produzieren ein Phänomen auf einer höheren Ebene (vgl. Machamer, Darden & Craver, 2000: 13). Dennoch sind die oberen Ebenen wichtig für das Verständnis der Aktivitäten der Entitäten auf tieferen Ebenen und umgekehrt. „It is the integration of different levels

into productive relations that renders the phenomenon intelligible and thereby explains it“ (Machamer, Darden & Craver, 2000: 23).

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Später fügen Craver und Bechtel (2007) noch hinzu, dass man von kausalen Relationen nur innerhalb einer Ebene sprechen sollte, während es sinnvoller erscheint, zwischen den Ebenen eher konstitutive statt kausale Relationen anzunehmen. Craver und Bechtel argumentieren in

diesem Zusammenhang, dass für Ereignisse auf oberen Ebenen eine Beeinflussung 3 („topdown causation“) für eine Veränderung auf weiter unten liegenden mechanistischen Ebenen vorliegen kann, ohne dass ein kausaler Zusammenhang bestehen muss (vgl. Craver & Bechtel, 2007: 548ff). Die Gründe für ihre Annahme konstitutiver Relationen zwischen Ebenen beschreiben die Autoren folgendermaßen:

Ein Mechanismus als Ganzes ist konstituiert durch die organisierten Aktivitäten seiner Komponenten bzw. Teile. Keine Komponente kann größer sein als der Mechanismus als Ganzes; somit sind die mechanistischen Ebenen hauptsächlich nach Größe geordnet (vgl. ebd.: 550). Mechanistische Ebenen bestehen schließlich aus Teil-Ganzes-Relationen. Wenn man sich Kausalität als eine physikalische Übertragung oder einen Austausch von einem Objekt bzw. Prozess zu einem anderen vorstellt (vgl. Hitchcook, 2003 in Craver & Bechtel, 2007: 551), wäre dieses Konzept der Kausalität inkompatibel mit kausaler Verursachung zwischen mechanistischen Ebenen, da es sich bei Mechanismen und ihren Komponenten nicht um gänzlich unterschiedliche Objekte bzw. Prozesse handelt. Die konstitutive Relation zwischen Mechanismen und ihren Komponenten widerspricht auch einer anderen intuitiven Vorstellung von Kausalität. Viele Kausalitätstheorien seit Hume nehmen an, dass Ursache und Effekt unterschiedliche Ereignisse darstellen, die sich auch nicht überlappen oder auseinander logisch hervorgehen (Craver & Bechtel, 2007: 552). Wie bereits erwähnt, gehen Craver und Bechtel davon aus, dass es sich bei Mechanismen und ihren Komponenten gerade nicht um unterschiedliche Objekte bzw. Prozesse handelt und somit Ursache und Effekt keine voneinander unterschiedlichen Ereignisse darstellen können bei einer konstitutiven Relation zwischen Ebenen.

Ein weiterer Aspekt, der oft intuitiv mit Kausalität in Verbindung gebracht wird, ist die Asymmetrie zwischen Ursache und Wirkung, d.h. die Ursache ruft die Wirkung erst hervor und nicht anders herum. Beeinflussung zwischen den Ebenen ist jedoch, laut Craver und Bechtel, eher symmetrisch: Findet eine Veränderung bei den Komponenten auf den tieferen Ebenen statt, verändert sich der Mechanismus; gleichzeitig führt eine Veränderung des

³ Ich übersetze den Begriff „top down causation“ bewusst mit Beeinflussung, weil Craver und Bechtel betonen, dass keine Verursachung im kausalen Sinne zwischen den Ebenen stattfindet. Der Begriff der Verursachung hingegen wird stark mit Kausalität assoziiert.

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Mechanismus zu einer Veränderung seiner Teile bzw. Komponenten. Betrachtet man die Teil-Ganzes-Relationen eines Mechanismus, scheint es plausibel anzunehmen, dass der raumzeitliche Pfad des Mechanismus den raumzeitlichen Pfad seiner Komponenten beinhaltet, beide Pfade koexistieren, durchkreuzen sich aber nicht (Craver & Bechtel, 2007: 552).

Das Konzept der konstitutiven Relationen zwischen Ebenen ist jedoch auch kompatibel mit der Annahme einer zeitlichen Asymmetrie: Veränderungseffekte von einer Komponente bzw. auf einer Ebene verändern das Verhalten des Mechanismus als Ganzes zu einem späteren Zeitpunkt und umgekehrt (vgl. ebd.: 553). Außerdem ist anzunehmen, dass durch den Fakt, dass die mechanistischen Ebenen nach Größe geordnet sind, die Aktivitäten auf höheren mechanistischen Ebenen über längere Zeiträume agieren als Aktivitäten auf tieferen Ebenen (vgl. ebd.: 550). Die zeitliche Asymmetrie wird jedoch auch mit kausalen Relationen in Beziehung gesetzt in dem Sinne, dass die Ursache dem Effekt zeitlich vorausgeht. Hierbei muss jedoch unbedingt angemerkt werden, dass zeitliche Asymmetrie bei konstitutiven Relationen etwas gänzlich anderes bedeutet, als bei kausalen Relationen. Die Asymmetrie in der Zeit zwischen mechanistischen Ebenen kann nichts mit Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu tun haben, aufgrund der bereits genannten Teil-Ganzes-Relation des Mechanismus. Die zeitliche Asymmetrie zeigt sich vielmehr dadurch, dass sich die Effekte durch eine Veränderung einer Komponente auf einer Ebene zu einem späteren Zeitpunkt im Verhalten des Mechanismus als Ganzes zeigen.

Abschließend hierzu sei vermerkt, dass nach wie vor keine einheitliche Definition von Kausalität vorherrscht. Somit ist es schwierig konstitutive Relationen von kausalen Relationen eindeutig abzugrenzen, auch wenn in der vorangegangenen Argumentation erste Versuche dazu unternommen wurden. Um dieser Unsicherheit dennoch Ausdruck zu verleihen, werde ich in der folgenden Argumentation, in Bezug auf interebenen Relationen den Ausdruck „konstitutive Beeinflussung“ verwenden, um darauf aufmerksam zu machen, dass ich mich nicht primär auf einen kausalen, sondern konstitutiven Zusammenhang zwischen Ebenen beziehe.

Schließlich sei erwähnt, dass mechanistische Erklärungen nicht „wahr“ sein müssen. Sie sollen lediglich die Relationen zwischen dem Explanans, d.h. dem Anfangszustand mit seinen Entitäten und Aktivitäten, und dem Explanandum (dem Endzustand bzw. dem zu erklärendem Phänomen) erhellen (vgl. Machamer, Darden & Craver, 2000: 21f).

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