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Design in Technik und Natur
Evolution, Engineering, Bionik. Ist Design in Technik und Natur intelligent oder unintelligent? Das Ingenieurwesen macht die Bedeutung eines intelligenten Designers besonders deutlich.
Kai-Uwe Kolrep
Auch in Fachzeitschriften aus dem Bereich der Technik findet man Artikel mit Bezug zur Evolution. Ist die «Erfinderin Natur» das Pendant zum menschlichen Konstrukteur?
Technische Innovationen, pfiffige Lösungen und die Jagd nach immer kürzeren Taktzeiten sind Themen, die in einschlägigen technisch orientierten Fachzeitschriften behandelt werden und Ingenieurherzen höher schlagen lassen.
Doch manche Artikel wie «Der Evolution auf die Finger geschaut» oder «Vorbild Natur: In Jahrmillionen erprobt steigert sich die Natur zu höchster Effizienz» scheinen nicht hierher zu passen – so etwas würde man doch eher in einer Biologiezeitschrift erwarten. Auf den zweiten Blick sind solche Beiträge jedoch genau richtig platziert, denn sie präsentieren verblüffende, faszinierende technische Lösungen und Ideen, die von der Natur inspiriert sind.
Biologie und Technik reichen sich die Hand und man spricht von Bionik. Seinen Ursprung hat der Begriff, der sich im Deutschen passenderweise als Wortkombination aus Biologie und Technik darstellen lässt, in den USA. 1960 wurde auf einem Kongress in Dayton (Ohio) das griffige Wort «Bionics» verwendet. Die Bionik ist ein interdisziplinärer Bereich, in dem aus der Biologie abgeleitete Prinzipien und Konstruktionen in innovative Technik umgesetzt werden. Die Anwendungsfälle sind vielseitig und reichen von der bionischen Materialweiche (Fa. Festo) über den selbstreinigenden Lotus-Effekt bei Fassadenfarben bis zum Schiffsbau.
Ein Delfin gleitet anmutig durch das türkisfarbene Wasser. Am Hamburger Hafen pflügt sich ein grosses Schiff seinen Weg durch die Wogen. Was haben beide gemeinsam? Die Nasen natürlich! Die Delfin-Nase war das Vorbild für den Wulst-Bug, der heute bei allen grösseren Schiffen üblich ist. Durch die-se neue Bugform ist es möglich, schneller und energiesparender die Ozeane zu befahren. Die Delfin-Nase ist nur eines von vielen Beispielen, wo die belebte Natur der von Menschen gemachten Technik weit mehr als nur eine «Nasenlänge» voraus ist.
In der Bionik kommt man, wie kaum anders zu erwarten, ohne typisches Schöpfungsvokabular nicht aus: der «Lehrmeisterin» und «Erfinderin» oder dem «Konstrukteur» Natur wird eine «meisterhafte Erfindergabe» bescheinigt, die einen zum Staunen über ihre Phantasie und «Vielfalt ihrer Schöpfungen» bringen kann. Jedoch macht der führende Bioniker Werner Nachtigall deutlich, dass er mit dem Begriff «Schöpfung» keinen dahinter stehenden intelligenten Planer ins Spiel bringen will, sondern die Schöpfungskraft allein der Natur und ihren ungerichteten Prozessen zuschreibt. Für ihn gilt es sich gegenüber «Kreationisten und Fundamentalisten» abzugrenzen und zu verdeutlichen, dass man sich zwar glaubend zur Schöpfung bekennen könne, nicht aber zur Evolution, denn diese sei ein naturwissenschaftlich definierter Begriff. Glauben sei keine «wissenschaftlich gleichwertige Alternative zur Naturwissenschaft, wie Kreationisten uns weismachen wollen», es sei etwas ganz anderes. Nun, wer könnte ihm da widersprechen?
Natürlich ist Glaube keine wissenschaftliche Alternative. Offenbar begeht Nachtigall einen Kategorienfehler, der ihm ein nur allzu billiges Strohmann-Argument beschert. Auch der Leiter der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit der Volkswagen-Stiftung, Dr. C. Jung, setzt Glaube und Wissenschaft gleich. Er schreibt, dass «die Idee eines intelligenten Schöpfers eine Glaubensfrage ist». Dieser Glaube ist gegenüber einer «Theorie wie jene über die Prozesse von Mutation, Selektion» nicht wissenschaftlich.
Nachtigall wie Jung übersehen, dass sich bei der Ursprungsfrage die Glaubenssätze «intelligente Planung» (Teleologie) und «zufällige Entstehung» gegenüberstehen – sie bilden jeweils eine weltanschauliche Basis. Die teleologische und die nicht-teleologische Ursprungssicht sind gleichwertige, miteinander konkurrierende Positionen, die zwei Weltanschauungen skizzieren. In dem Grenzgebiet der Ursprünge begegnen sich Naturwissenschaft, Philosophie und Theologie. Auf beiden Glaubenssätzen (Paradigmen) kann man unter Anwendung der naturwissenschaftlichen Methode erfolgreich forschen.
Aber inwieweit ist nun die «Erfinderin Natur» gleichzusetzen mit einem Konstrukteur? Kann der ungerichtete Mechanismus Darwins das leisten, was auch intelligente Ursachen vollbringen können? Im klassischen technisch orientierten Ingenieurwesen gibt es sicherlich keine Diskussion darüber, ob die Konstruktion, das Bauteil, das Verfahren oder der Fertigungsprozess eine intelligente Entstehungsgeschichte haben oder nicht. Ingenieure drückten jahrelang die Schulbank und fütterten in dieser Zeit ihren biologischen Computer mit Fachwissen. War der Informationstransfer erfolgreich, sind die Absolventen bestens mit Grundlagen und neuesten Erkenntnissen ausgestattet und können so in der Wirtschaft zum Ausarbeiten und Umsetzen von technischen Problemlösungen eingesetzt werden.
Was würde ein Konstrukteur antworten, wenn man ihn beispielsweise fragen würde, ob sein entworfener Schwenkgreifer das Ergebnis unintelligenter, ungelenkter Prozesse wäre? Wahrscheinlich würde er denken, dass man sich einen Spass mit ihm erlaube.
Während diese Fragestellung bei technischen Konstruktionen geradezu absurd erscheint, sieht es bei biologischen Konstruktionen und Mechanismen ganz anders aus.
- Hat sich der Rotationsmotor einer Bakterie stückweise entwickelt, oder ist er das Ergebnis eines zielhaften, teleologischen Handelns?
- Ist die Kaskade der Blutgerinnung durch kleinste ungerichtete mutative Schritte entstanden, oder wurde sie entworfen, um ihren spezifischen Zweck zu erfüllen?
Können diese ingeniös erscheinenden Meisterleistungen von Grund auf allein durch die Natur entstanden sein? Ist die Natur ideenreich wie ein Ingenieur, besitzt sie die Phantasie eines Schriftstellers und ist sie kreativ wie ein Künstler?
Die in der Biologie bekannten Mechanismen bewirken an den Lebewesen nachweislich Variation und erklären Anpassung, Spezialisierung, Optimierung und auch Rückbildung. Ob die Variation erfolgreich ist oder nicht, hängt immer von der jeweiligen Umwelt ab – manchmal mag für einen Organismus eine Rückentwicklung in einer entsprechenden Umgebung vorteilhafter sein.
Die Natur variiert mit gegebenen Parametern und ist dabei blind: Mutationen sind zufallsbedingte Veränderungen im Erbgut und die Selektion «zielt auf keinen Zweck. Sie hat keine Augen und blickt nicht in die Zukunft. Sie plant nicht voraus. Sie hat kein Vorstellungsvermögen, keine Voraussicht, kann überhaupt nicht sehen», verdeutlicht der Evolutionsbiologe Richard Dawkins. Was Dawkins hier beschreibt, gilt übrigens für jegliche Art von Mechanismus, nicht nur für den Darwinschen – ein Mechanismus ist grundsätzlich blind. Die Natur kann also nicht vorausschauend handeln, sie ist bezüglich des Ergebnisses blind.
Im Gegensatz dazu agiert ein Ingenieur nicht blind, sondern zielorientiert und vorausplanend. Auch ist er frei, völlig neue Wege zu gehen, unabhängig von bereits vorhandenen Lösungen.
Demzufolge ist die Natur mit ihren ungerichteten Prozessen nicht das Gegenstück zum menschlichen Konstrukteur. Der ausschlaggebende Unterschied ist die Zielvorgabe, die der Mensch sich setzt und die die Natur nicht kennt.
Gewiss gibt es auch spontane Geis-tesblitze oder Entdeckungen, bei denen der Zufall eine gewichtige Rolle spielt. Zum Beispiel entdeckte Conrad Röntgen während seiner Forschung an Kathodenstrahlröhren die später nach ihm benannten Röntgenstrahlen zufällig, weil diese unsichtbare Strahlung Fotoplatten schwärzte, die in seinem Labor lagen. Diesen Zufallsfund nahm er zum Anlass, systematisch nach Ursache und Eigenschaften der neuen Strahlung zu forschen. Durch das zielorientierte Vorgehen, auch wenn ein Zufallsereignis vorausgeht, unterscheidet sich der menschliche Geist von den Mechanismen der Natur deutlich.
«Um gute Wissenschaft zu betreiben, muss man kreativ sein. Ansonsten wiederholt man bloss abgenutzte, veraltete Formeln. Man erschafft nichts Neues», meint der Astrophysiker Stephen Hawking. Die Gretchenfrage ist, ob die Natur tatsächlich neue «Formeln» entwickeln kann, oder nur bereits gegebene «Formeln» wiederholt. Schafft sie tatsächlich qualitativ Neues, kreiert sie neue Konstruktionen, neue Baupläne oder Organe?
Bei natürlichen Variations- und Optimierungsprozessen liegt immer ein funktionsfähiges System zugrunde, dessen Parameter ziellos geändert werden. Aber ein System nur zu verändern, fällt in eine gänzlich andere Kategorie, als es erstmalig zu erzeugen. Dieser elementare Unterschied zeigt sich am deutlichsten bei der Frage, wie das Leben entstand.
Organismen unterscheiden sich im Wesentlichen von technischen Konstruktionen durch ihre Fähigkeit, sich zu replizieren. Für die Fortpflanzung wird ein genetischer Code benötigt, der im evolutionären Szenario erstmalig durch die präbiotische Evolution entstand. Dieser bedeutende Schritt von toter Materie zum Leben ist wenigstens ein Schritt von Chaos zu Ordnung, von Zufallsreihe zum Code.
Zur Verdeutlichung kann man sich eine grosse Schachtel vorstellen, in der viele verschiedene Buchstaben liegen. Wenn man die Schachtel schüttelt, werden die Buchstaben zufällig angeordnet. Schüttelt man lange genug, werden zwar hauptsächlich sinnlose Sequenzen entstehen, aber mit grosser Wahrscheinlichkeit auch einmal sinnvolle Reihen, verschiedene Wörter und irgendwann vielleicht auch ein ganzer Satz. Aber Wörter und Sätze beruhen auf einer eindeutig definierten Vereinbarung, einer Konvention hinsichtlich Grammatik.
In der deutschen Sprache ist unter anderem festgelegt, dass die Buchstabenfolge «r-e-d-e-n» eine bestimmte Bedeutung hat. Und nur der, der den Code kennt, kann Sätze lesen und sich so die Information zu Eigen machen. Eine deutschsprachige Person würde also das Schüttelergebnis «r-e-d-e-n» gänzlich anders bewerten als ein Portugiese. Der Portugiese würde die Buchstabensequenz als unsinnig betrachten, denn er benutzt einen anderen Code.
Die präbiotische Evolution, welche die Entstehung des Lebens auf molekularer Ebene anhand ungerichteter Prozesse erklären will, steht vor dem Problem, schlüssig zu erklären, wie eine erste sich selbst replizierende Zelle entstand. Wenn man wohlwollend alle ungelösten Probleme ausblendet und davon ausgeht, dass sich tatsächlich eine Nukleotid-Sequenz auf einer unbelebten Erde in einer Ursuppe über einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahren zufällig gebildet hätte, bliebe sie trotzdem absolut bedeutungslos. Denn solange es nichts gibt, das einen passenden Code besitzt und die Sequenz ablesen kann, ist sie ebenso sinnlos wie eine Bauanleitung für eine elektrische Schaltung, wenn keine Person zugegen ist, um die Anleitung zu lesen.
Die grosse Frage ist, wie blinde Zufallsmechanismen nicht nur eine sinnvolle Nukleotid-Sequenz liefern könnten, sondern auch gleichzeitig ein Protein mit passendem Code erzeugen, das die Sequenz lesen und reproduzieren kann.
Die Erzeugung von etwas qualitativ Neuem ist für die blinden Mechanismen Mutation und Selektion ungleich schwieriger als die zufällige Modifikation bestehender biologischer Systeme. Die empirische Evidenz weist derzeit nicht darauf hin, dass die uns bekannten Evolutionsmechanismen mehr als geringfügige Änderungen an bestehenden Organismen bewirken könnten. Die Natur zeigt sich weniger als genialer Konstrukteur innovativer Neuerungen, sondern mehr als ein erfolgreiches Optimierungsprogramm, das Lebewesen auf unserem Blauen Planeten Erde an ihre jeweilige Umwelt anpasst.
Die belebte Natur steckt voll faszinierender Details, die unausweichlich zweckmässig erscheinen – sie sind hoffnungslos teleologisch. Diese Teleologie muss jedoch nicht erst mühsam zum Vorschein gebracht werden, sie springt nicht nur dem Naturforscher förmlich ins Auge. Es scheint, dass aus diesem Grund materialistisch voreingestellte Wissenschaftler sehr darauf bedacht sind, den biologischen Konstruktionen ihre Teleologie abzusprechen: Biologen sollen sich ständig ins Gedächtnis rufen, dass das, was sie sehen, nicht geplant wurde, sondern sich entwickelte (Francis Crick). Denn Organismen erweckten nur den Anschein, entworfen zu sein (Michael Ruse), und es dürfe natürlich nicht unterstellt werden, dass eine Tierkonstruktion das Produkt einer zielgerichteten Planung sei (Campell, Biologie, 6. Auflage).
Es wird gesagt, es handle sich um einen Fehlschluss, wenn man ausgehend von den technischen Konstruktionen – die zweifelsohne das Ergebnis einer intelligenten Handlung sind – folgere, dass biologische Konstruktionen auf eine intelligente Entstehung hinweisen. Bei technischen Konstruktionen liege gewiss ein intelligentes Design vor, aber bei biologischen nicht. Denn nur biologische Systeme könnten sich vermehren und würden den Ansatz für den blinden, ungerichteten Selektionsmechanismus bieten, so heisst es.
Die Entstehung des Lebens ist aber ein Sonderfall, bei dem dieser ins Feld geführte Unterschied nichtig ist. Denn unbelebte chemische Verbindungen sind eben noch nicht zur Reproduktion fähig, sie können sich nicht selbst vermehren. Die Selektion hätte so keine Möglichkeit, die «Besseren» auszusortieren. Der Genetiker und Evolutionsbiologe T. Dobzhansky (1900–1975) drückte es so aus: «Präbiotische Selektion ist ein Widerspruch in sich.» Auch auf biologischen Strukturen, die nach derzeitigem Wissensstand irreduzibel komplex sind, findet das Argument keine Anwendung. Denn diese müssten praktisch in einem intelligenten Schritt zustande gekommen sein. So wie eine Mausefalle auf kein einziges ihrer Teile verzichten kann, um ihre Aufgabe zu erfüllen, benötigen irreduzibel komplexe Strukturen alle ihre Komponenten, um zu funktionieren (nach Behe, 1996).
Als einen der ersten Bioniker könnte man Leonardo da Vinci (1452–1519) bezeichnen. Er versuchte Prinzipien aus der Natur auf seine Flugmaschine zu übertragen und tätigte den Ausspruch: «Keine Wirkung in der Natur ist ohne Vernunftgrund.»
Ist es nicht sogar so, dass Bionik nur dann betrieben werden kann, wenn man den biologischen Untersuchungsobjekten eine Zweckmässigkeit unterstellt? Aus Erfahrung wissen wir zweifelsfrei, dass jegliche Art von Technik nur unter Einsatz von Intelligenz erzeugt werden kann. Der Schluss liegt deshalb nahe, eben nicht nur in menschlicher Technik intelligentes Design zu sehen, sondern auch in biologischen Konstruktionen: intelligentes Design in Technik und Natur.
Dem Ingenieur möchte sich hier das Bild einer vollautomatisierten komplexen Fertigungsstrasse aufdrängen, wo weit und breit niemand zu sehen ist und wie von Geisterhand Roboter ihren Tanz aufführen, während Materialwagen auf definierten Bahnen ameisengleich verschiedene Stationen versorgen. Ein analysierender Betrachter durchstreift die menschenleeren Hallen und beginnt Zusammenhänge zu erkennen. Alles erscheint ihm ungemein zweckmässig, zielhaft und miteinander verbunden zu sein. Aber während seinen Studien ist keine Intelligenz zu sehen, die als Ursache für sein Beobachtungsobjekt in Frage käme. Daraus folgert er, dass es eine solche Intelligenz auch nicht gibt – so wie er es erwartet hat. In seinen Augen muss das Betrachtete aus sich selbst heraus erklärbar sein und deshalb muss es sich auch zwangsweise selbst entwickelt haben. Trotz der deutlich erkennbaren Teleologie kann er nicht auf intelligentes Design schliessen, weil sein materialistisches Weltbild es ihm verbietet. Deshalb kann intelligentes Design für ihn nur eine Illusion sein.
Ob intelligente Planung die bessere Erklärung für die Entstehung des Betrachteten sein könnte, kann er nicht beantworten, weil er diese Möglichkeit von vornherein ausschliesst.
Vielleicht lässt sich dieser Zustand mit einem Vers aus Christian Morgensterns «Palmström» beschreiben: «Weil, so schliesst er messerscharf, nicht sein kann, was nicht sein darf.»
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