Die Aristotelische „Vier-Ursachen-Lehre“ im Philosophieunterricht

1.Einleitung

Die Lehr-, Rahmen- oder Bildungspläne der Bundesländer für das Fach Philosophie in der gymnasialen Oberstufe enthalten meist in der einen oder anderen Form die Teilbereiche der Metaphysik, der Erkenntnistheorie oder der Wissenschaftstheorie. Hier wird u.a. auf die Formen und Voraussetzungen des menschlichen Denkens und Handelns reflektiert. Eine Form des menschlichen Handelns, das Gegenstand von Metaphysik, Erkenntnistheorie oder Wissenschaftstheorie ist, ist das wissenschaftliche Erklären. In der Reflexion, was das Erklären ist, lassen sich verschiedene Formen unterscheiden und metaphysische Voraussetzungen betrachten.

Teil dieser Reflexion und wichtige zu erlernende Kompetenz ist die Kritik der Annahme metaphysischer Entitäten. Dass ihre Annahme berechtigt ist, muss gerechtfertigt werden können. Gleichfalls sollten die Formen des Erklärens nicht nur betrachtet, sondern auch gerechtfertigt werden können und an exemplarischen Sachverhalten aus der Wissenschaft erläutert werden können.

Einen Ansatz der Reflexion darauf, was das Erklären ist, liefert Aristoteles mit der so genannten „Vier-Ursachen-Lehre". Diese unterscheidet vier Erklärungstypen und enthält metaphysische Entitäten, die vier Ursachentypen. Sie kann als exemplarischer Fall betrachtet werden, an dem die philosophischen Kompetenzen der Kritik und Rechtfertigung metaphysischer Annahmen und ihre Erläuterung an Beispielen gelehrt, gelernt und geübt werden können. Die Annahme metaphysischer Entitäten sollte dem Okonomieprinzip (Ockham's razor) gehorchen, wonach diese in Theorien darüber, was etwas ist, sparsam verwendet werden sollten.i Die Problematisierung der Annahme metaphysischer Entitäten und die Kenntnis des Okonomieprinzips muss bei den Schülern vorausgesetzt werden können und entsprechend im Unterricht vor Beginn der hier vorgestellten Unterrichtseinheit behandelt werden. Ziel dieser Untersuchung ist es nun entsprechend aufzuzeigen und vorzuschlagen, (a) wie im Unterricht ftir das wissenschaftliche Erklären die Annahme metaphysischer Entitäten gerechtfertigt werden kann (Kapitel 3), (b) wie die Annahme der vier Ursachen gerechtfertigt werden kann (Kapitel 5) und (c) an welchen Beispielen aus der Naturwissenschaft die „Vier-Ursachen-Lehre" erläutert werden kann (Kapitel 6).

Weil die Erklärungen der Physik am besten zu formalisieren sind, wird diese hierbei als paradigmatische Naturwissenschaft gewählt. Mit der Verwendung physikalischer Inhalte im Physikunterricht wird bei den Schtilern so genanntes „Schubladendenken" tiberwunden. Zudem werden die Inhalte der Physik als auch der Philosophie besser behalten und tibergreifendes Denken in Zusammenhängen getibt.

2.Die logische Form der wissenschaftlichen Erklärung

Ausgangspunkt der philosophischen Reflexion ist die Frage: „Was ist eine (wissenschaftliche) Erklärung?". Als Antwort auf diese Frage wurde von Hempel und Oppenheim die logische Form der wissenschaftlichen Erklärung expliziert. Die erste Unterrichtseinheit sollte sich daher mit dieser beschäftigen. Als Originaltexte können Abschnitte aus Hempels „Aspekte wissenschaftlicher Erklärung" (1977, 5ff.) oder ein passender Abschnitt aus einem Einftihrungsbuch zur Wissenschaftstheorie verwendet werden. (z.B. Hans Posers „Wissenschaftstheorie", 2001).

Das Hempel-Oppenheim-Schema wird auch das Deduktiv-Nomologische Modell der Erklärung (D-N-Modell) genannt. (Vgl. Hempel, Oppenheim 1948, 138; Hempel 1977, 6ff.; Lauth, Sareiter 2005, 69f.) Danach wird aus allgemeinen GesetzmäBigkeitenii G1,..., Gm und den Antezedenzbedingungen A1,..., An auf den zu erklärenden Sachverhalt, das Explanandum E, geschlossen. E ist also der Sachverhalt, der erklärt wird. Die allgemeinen GesetzmäBigkeiten und die Antezedenzbedingungen machen zusammen das Explanans aus, das das Explanandum erklärt. Das D-N-Modell sieht wie folgt aus:

(1)Allgemeine GesetzmäBigkeiten: G₁,...,G_m
(2)Antezedenzbedingungen: A₁,..., A_n
(3) Explanandum: E

Zwei Beispiele aus der Physik sollen sein Funktionieren demonstrieren:

a. Zu erklaren ist der Sachverhalt, dass sich bei Temperaturerhöhung eines idealen Gases bei konstantem Druck das Volumen des Gases um 10% erhöht. (Vgl. Lauth, Sareiter 2005, 70) Das Explanandum E lautet also: „Das Gasvolumen hat sich um 10% ausgedehnt". Die allgemeine GesetzmaBigkeit G₁, die zur Erklarung herangezogen werden kann, ist eine Kombination aus dem Gesetz von Gay-Lussac und dem Gesetz von Amontons., pV/T=const. , wobei p der Druck ist, V das Volumen und T die Temperatur des Gases.. Die Antezedenzbedingung A₁, die nun zusammen mit der allgemeinen GesetzmaBigkeit das Explanandum E erklart, lautet: „Die Temperatur im Behalter ist bei konstantem Druck um 10% erhöht worden". Die Erklarung des Sachverhalts enthalt hier quantitative GesetzmaBigkeiten und physikalische GröBen. Dies ist im Physikunterricht oft der Fall.

b. Als weiterer zu erklarender Sachverhalt soll betrachtet werden, dass ein (mathematisches) Fadenpendel eine bestimmte Periodendauer T, z.B. 3 Sekunden, besitzt. Dann lautet das Explanandum: „Das Fadenpendel hat eine Periodendauer von T=3s." Die allgemeine GesetzmaBigkeit G1 ist die Schwingungsgleichung fir das Fadenpendel. Diese lautet: T=2p√ (l/g), wobei l die Lange des Fadenpendels ist und g der Ortsfaktor. Die Antezedenzbedingungen sind dann g.,9,81m/s2 und l.,2,24m.

Diese Form der Erklarung ist relativ arm an metaphysischen Entitaten. So verwendet sie nur Sachverhalte, die wiederum GesetzmaBigkeiten oder physikalische GröBen enthalten. Bei dieser Form der Erklarung ist bisher in keiner Weise von Ursachen die Rede gewesen, und man könnte meinen, man brauchte die zusatzliche Annahme metaphysischer Entitaten wie Ursachen nicht, um physikalische Erklarungen durchzufhren. Allerdings gibt es eine Reihe von Problemen mit diesem D-N-Modell, die darauf hinauslaufen, dass fir die Explikation dessen, was eine Erklarung ist, doch noch die Rede von Ursachen nötig ist. Die nachste Unterrichtseinheit sollte sich daher mit einem dieser Probleme, dem Asymmetrieproblem, befassen.

3.Das Asymmetrieproblem

Das Asymmetrieproblem soll zunachst an einem bekannten nicht-physikalischen Beispiel verdeutlicht werden, dessen grundlegendes geometrisches Gesetz den Schulern bekannt ist:

a.) Man stelle sich einen Fahnenmast vor, der eine bestimmte Höhe hat, und der einen Schatten mit einer bestimmten Lange wirft. (Vgl. Bromberger 1966, 92) Mit Hilfe eines einfachen geometrischen Gesetzes kann die Schattenlange bei gegebenem Winkel der Sonneneinstrahlung aus der Höhe des Fahnenmastes abgeleitet werden. Hier wird die Lange des Schattens durch die Höhe des Mastes erklart. Umgekehrt lasst sich jedoch mit Hilfe desselben geometrischen Gesetzes aus der Lange des Schattens die Höhe des Turmes ableiten. Hier wiirde man jedoch nicht von einer Erklarung sprechen. Die Höhe des Turmes und die Lange des Schattens sind interdependent, sie lassen sich voneinander mit Hilfe einer allgemeinen GesetzmaBigkeit ableiten. Jedoch lasst sich nur die Lange des Schattens durch die Höhe des Turmes erklaren, umgekehrt geht das nicht. Ableitbarkeit ist eine symmetrische Beziehung, Erklarung ist dagegen asymmetrisch. Jede Ableitung gehorcht dem D-N-Modell der Erklarung, das Modell bestimmt nicht hinreichend, was eine Erklarung ist. Nun ein Beispiel aus der Physik, dessen Grundlagen den Schiilern aus dem Physikunterricht bekannt sind:

b.) Betrachten wir das Hooksche Gesetz fiir eine Eisenfeder. Dieses lautet F=kAx, wobei F die Kraft ist, die die Feder dehnt oder zusammendriickt, k die Federkraftkonstante, die angibt, wie „stark" die Feder ist, und Ax die Auslenkung, um die die Feder gedehnt oder zusammengedriickt wird. Hier lasst sich die zum Zusammendriicken oder Dehnen aufgewendete Kraft F aus der Federkraftkonstanten k und der Auslenkung Ax der Feder ableiten. Umgekehrt lasst sich auch die Auslenkung Ax der Feder aus der aufgewendeten Kraft F und der Konstante k ableiten. Intuitiv wiirde man jedoch nur sagen, dass sich die Auslenkung der Feder aus der Federkraftkonstante k und der aufgewandten Kraft F erklart, jedoch nicht umgekehrt die Kraft aus der Auslenkung und der Federkraftkonstante. Die Auslenkung der Feder erklart nicht, wie die Kraft zustande kommt. Auch hier erfiillen Ableitungen das D-N-Modell der Erklarung, die intuitiv nicht als Erklarungen bezeichnet werden können.

Aristoteles hat die Asymmetrie der Erklarung schon erwahnt in seiner Zweiten Analytik im Buch I, Kapitel 13 (78a28 - 78b3). Am Beispiel der Erklarung des Funkelns der Planeten durch ihre Nahe zur Erde unterscheidet er zwischen dem Nicht-Ursachlichen und dem urspriinglich Ursachlichen. Auch diese Erklarung lasst sich im D-N-Modell formalisieren. Nach Aristoteles funkeln Planeten nicht, weil sie nah sind. Die] Nahe ist die Ursache fiir ihr Nicht-Funkeln. Umgekehrt kann man sagen, dass Planeten nah sind, weil sie nicht funkeln. Hier wird fiir die Nahe der Planeten jedoch keine Ursache angegeben, sondern nur ein Glaubensgrund. (Vgl. Brody 1972, 20ff.; van Fraassen 1988, 38) Das Nicht-funkeln ist nicht-ursachlich fiir die Nahe der Planeten, diese ist nur daraus ableitbar.