Eine Naturtheorie ist eine Theorie zur Beschreibung und Erklärung der äußeren, nicht von Menschen gemachten Wirklichkeit (der „unkultivierten“ Natur) im Gegensatz zur Kultur oder zur Gesellschaft. Sie versucht, interdisziplinär Aussagen über natürliche Phänomene auf wenige Grundprinzipien zurückzuführen oder die Gültigkeit eines oder mehrerer durch Forschung oder Beobachtung entdeckter bzw. hypothetisch unterstellter Grundprinzipien in den verschiedenen natürlichen Phänomenen nachzuweisen. Die Geschichte der Theorien über die Natur in ihren Beziehungen zu den jeweiligen kulturellen und historischen Strömungen und die Kritik, die dabei immer wieder an den fundamentalen Begriffen geübt wird, sind nicht nur wichtig zur Ordnung der geschichtlichen Darstellungen der Einzelwissenschaften, sondern auch für das Verständnis der gegenwärtigen Kultur.
Einführung Natur wurde lange Zeit vom philosophischen NaturalismusNicht zu verwechseln mit dem erkenntnistheoretischen Naturalismus und philosophischen Realismus als quasi gesetzgebende Wirklichkeit aufgefasst, deren Gesetzmäßigkeiten von den Wissenschaftlern lediglich durch Beobachtung abgelesen werden müssen. Antike wie neuzeitliche Theorien der Natur sind jedoch weiter und zugleich enger definiert als Naturgesetze, die nach modernem Verständnis nur beobachtbare Regelmäßigkeiten im Verhalten realer Systeme beschreiben: Weiter insofern, als bei tastender wissenschaftlicher Annäherung an neue Themen, z. B. bei erstmaliger Formulierung einer Theorie über einen neuen Gegenstand, diese Theorien oder „Prototheorien“ oft unpräzise, phänomenologisch oder nur rein metaphorisch formuliert wurden. Empirische Beobachtung und Systematisierung der Naturphänomene wurden jahrtausendelang betrieben, ehe sie rational analysiert wurden und erst recht, bevor die Rationalität einer Theorie als Wahrheitskriterium gesetzt wurde.André Pichot: Die Geburt der Wissenschaft. Darmstadt 1995, S. 10. Anstoß gaben oft ungewöhnliche oder beängstigende Phänomene, aber eben auch Regelmäßigkeiten wie in der Kosmologie. Man bediente sich dabei wechselnder bildhafter Beschreibungen (Metaphorik), bekannter Mythen oder mehr oder weniger origineller Spekulationen. Die Grenze zur Magie und Mystik verlief unscharf. Erst spät wurden Theorien, die versuchten, die Beobachtungsdaten zu systematisieren, durch permanente Kritik hinterfragt, die ihre Mängel, Lücken und Fehler aufwiesen und nach den Ursachen ihres Scheiterns suchten und damit auf einen kontinuierlichen Erkenntnisgewinn zielten.Percy Williams Bridgman: The Nature of Physical Theory. John Wiley, Hoboken 1964 (zuerst 1936).
Doch auch in neuerer Zeit richteten sich bildhaft-projektive, dabei heuristisch oft fruchtbare Naturtheorien gegen die Verarmung der Naturerkenntnis durch die fortschreitende Abstraktion, so z. B. die spirituell aufgeladene Gaia-Hypothese. Vor allem menschliche Artefakte wie „Uhrwerk“, „Weltmaschine“ oder „Teilchenzoo“ dienten wegen ihrer Anschaulichkeit immer wieder als Paradigmen der Interpretation des kosmischenRegine Kather: Gottesgarten, Weltenrad und Uhrwerk: Bilder vom Kosmos. In: TightRope - the digital journal. Art, Science, Philosophy, 4/1995. oder subatomaren Geschehens. Es gibt bis heute kaum eine naturwissenschaftliche Theorie, die sich nicht solcher Bilder bedient.
Andererseits beleuchten viele Naturtheorien sehr enge Ausschnitte des Naturgeschehens, d. h., sie entwickeln spezielle, selektive und historisch wechselnde Perspektiven auf ihre oft wechselnden Gegenstände, die oft unzulässig verallgemeinert und auf andere Bereiche übertragen werden. So stand zeitweise – vor allem seit Robert Boyles The Sceptical Chymist (1661) – die Frage nach der korpuskularen Struktur der Materie im Vordergrund theoretischer Bemühungen, wobei man alle Phänomene ignorierte, die dadurch nicht zu erklären waren. Zu anderen Zeiten – etwa während der Romantik – waren es die unsichtbaren Kräfte und Fernwirkungen, die Sinneseindrücke, die die äußere Natur im Subjekt hinterlässt oder die evolutionären Übergänge vom Anorganischen ins Organische, dann wieder die Suche nach einer Universaltheorie oder nach der mathematischen Vereinheitlichung disparater Theorien. Auch stellte sich immer wieder die Frage, ob die sichtbare Natur wirklich existiert oder ob uns die Kohärenz und Konsistenz der Erscheinungen, die wir subjektiv wahrnehmen, eine Welt vorgaukeln, hinter der sich eine zum größten Teil unsichtbare Natur verbirgt.
Ein häufig wiederkehrendes Thema ist auch die Frage nach der atomistischen oder holistischen Deutung der Natur. Eng verbunden damit ist die Frage nach der Natur des Raumes. Bei Albert Einstein findet sich das häufigste Argument für eine atomistische Deutung: Die physikalischen Gebilde haben einige wenige inhärente Eigenschaften und sind an bestimmten Punkten in Raum und Zeit angeordnet: „Ohne die Annahme einer solchen Unabhängigkeit der Existenz (des «So-seins») der räumlich distanten Dinge voneinander, die zunächst dem Alltags-Denken entstammt, wäre physikalisches Denken in dem uns geläufigen Sinne nicht möglich.“Albert Einstein: Quanten–Mechanik und Wirklichkeit. In: Dialectica 2 (1948), S. 320–324. Raum wäre demnach eine Beziehung zwischen körperlichen Objekten. Dieser Ansatz, von dem Einstein zugleich sagt, es handle sich um eine freie Schöpfung der menschlichen Phantasie zum besseren Verständnis unserer sinnlichen Erlebnisse,A. Einstein: Vorwort zu Max Jammer, 1960, S. XIII wird ebenso wie die seit der Renaissance verbreitete Vorstellung des Raums als eines „Containers“ (so Einstein) aller körperlichen Objekte, der quasi der Körperwelt übergeordnet und teilweise leer ist, durch Newton korrigiert. Dieser schreibt dem Raum eine absolute Rolle im Sinne eines Inertialsystems zu, welches auf alle körperlichen Objekte in ihm wirkt, ohne dass diese auf das System zurückwirken. Diese Vorstellung wird wiederum durch die Quantentheorie herausgefordert, die eine holistische Deutung von Quantensystemen nahelegt. Holistische Erklärungen gehen davon aus, dass die Dinge, die Teile des Ganzen sind, ihre Eigenschaften aus dem Ganzen beziehen bzw. nur im Ganzen haben, was zur Ersetzung des Raumbegriffs durch den des Feldes führt.Michael Esfeld: Holismus in der Philosophie des Geistes und in der Philosophie der Physik. Frankfurt, 2002.
Wurde die Natur lange als die äußere Welt betrachtet, die von menschlicher Einflussnahme getrennt ist, hat sich unterdessen ein tieferes Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt entwickelt, das ökologische, soziale und kulturelle Aspekte umfasst. In dem Maße, in dem der Mensch die Natur (einschließlich seiner eigenen) durch wissenschaftlich-technische Interventionen formt, „kultiviert“ oder „zivilisiert“ und seit dem 20. Jahrhundert sogar künstliche superschwere Elemente oder gentechnisch veränderte Lebewesen zu erzeugen vermag, wird der Begriff einer Naturtheorie ebenso problematisch, wie die Vorstellungen von Natur immer vielfältiger werden. Während die Idee der Natur im allgemeinsten Sinne als Einheit aller Materien und Kräfte, die außerhalb der von Menschen gemachten Kultur wirken, lange Zeit bemerkenswert konstant scheint, haben wir es seit der frühen Neuzeit mit einer zunehmenden Pluralität von Naturbegriffen zu tun.Georg Schiemann: Natur: Kultur und ihr Anderes, in: F. Jäger u. a. (Hrsg.): Sinn – Kultur – Wissenschaft. Eine interdisziplinäre Bestandsaufnahme. München 2004, S. 60–75.
Dabei ist schon die Unterscheidung der natürlichen und der kulturellen bzw. zivilisatorischen Aspekte des menschlichen Körpers schwierig genug.Terry Eagleton: The Idea of Culture. Oxford 2000. Noch schwieriger wird die Abgrenzung bei mentalen Prozessen, die Descartes untersuchte, der das nur individuell erfahrbare eigene Sein (ebenso wie den Schöpfer) nicht der Natur zurechnete.Schiemann, 2004, S. 63. Letzten Endes ist die bis in die Neuzeit wirkende Naturvorstellung des Aristoteles, wonach Natur (physis) das vom Menschen nicht Geschaffene (techne) ist,Aristoteles: Nikomachische Ethik I 1, 1094a3 ff., und VI 4, 1140a1 ff. ist wenig trennscharf. Der Mensch kann sich selbst und seine Hervorbringungen zwar nicht verstehen, wenn er sich nur als Naturgeschöpf betrachten, doch steckt die Geltung von Naturgesetzen weiterhin unüberschreitbare Grenzen der Manipulierbarkeit der Natur ab. Der Verlauf dieser Grenze wird zwischen naturalistischen und kulturalistischen Positionen kontrovers diskutiert, gerade weil in der Biosphäre nur noch Reste einer nicht hergestellten, manipulierten oder kontaminierten Welt vorhanden sind.Schiemann, 2004, S. 68, 73. So wird der Begriff Anthropozän (zuerst 1873 durch den italienischen Geologen Antonio Stoppani „Anthropozoikum“ genannt) als Bezeichnung für ein neues geologisches Zeitalter vorgeschlagen, das durch den dominanten Einfluss des Menschen auf die Erde und ihre Systeme (Atmosphäre, Geologie, Biologie) definiert wird, wobei die Menschheit zur größten geologischen Kraft geworden ist.
Zum Status von historischen und aktuellen Naturtheorien Naturtheorien sind als Versuche der Naturerklärung historische Phänomene. Sie haben sich unter dem Einfluss innerer und äußerer Faktoren herausgebildet. Zu den letzteren gehören die jeweiligen historischen Erkenntnisvoraussetzungen, also ihre kulturellen, sozialen und wirtschaftlichen Randbedingungen. Zu den wichtigsten inneren Faktoren gehörte die fortschreitende Ausdifferenzierung der Naturwissenschaften, das seit der Neuzeit zu dem Versuch führte, das immer stärker fragmentierte Wissen der sich rasch entwickelnden Einzelwissenschaften erneut zu integrieren. Oft hatten Naturtheorien daher hypothetischen Charakter, weil sie nicht auf den unmittelbar beobachtbaren Prinzipien basierten und von philosophischen Grundannahmen durchdrungen waren; oder sie arbeiteten mit sich später als unhaltbar erweisenden Analogien, die in der jeweiligen Epoche zur Hand waren. Im Nachhinein erwiesen sich die meisten bisher formulierten Theorien über die Natur oder ihre Teilaspekte als falsch, auch wenn sie zu ihrer Zeit gut begründet erschienen. Zu erklären, warum sie trotz sinkender Evidenz oft lange beibehalten wurden, ist eine Aufgabe der Wissenschaftsgeschichte.
Dennoch ergaben sich selbst aus falschen Theorien oder unbrauchbaren Analogien und Modellen produktive Anregungen für die positive Forschung. So wurden mit Hilfe der falschen Phlogiston-Theorie zahlreiche empirische Beobachtungen vorläufig systematisiert, bis sich die Sauerstoff-Theorie durchsetzte. Auch erwies sich z. B. die unzulässige Verallgemeinerung des Darwinschen Evolutionsgedankens im 19. Jahrhundert in viele Fachrichtungen als heuristisch fruchtbar.Martin Neukamm (Hrsg.): Darwin heute. Darmstadt 2014. Das sehen auch Wissenschaftshistoriker wie Michel Serres so: „Was heute als große Neuerung gilt, ist manchmal zwei Jahrtausende alt, und was als irrational erscheint, bereitet oft den Triumph der Vernunft vor.“ Zumindest gäbe es unterhalb der in „winzige Segmente zerschnittenen, allzu vergesslichen Geschichte“ naturwissenschaftlicher Forschung „einen beständigen Strom oder Anschauungen mit weiterem Horizont“.Michel Serre: Vorwort zu ders. (Hg.): Elemente einer Geschichte der Wissenschaften. 2. Aufl. Frankfurt 1989, S. 12.
In anderen Fällen hemmten diese Anschauungen und Theorien jedoch die einzelwissenschaftliche Forschung, so in Bezug auf Phänomene wie Wärme und Licht, oder sie führten das menschliche Vorstellungsvermögen insgesamt in eine falsche Richtung. z. B. wenn man lange Zeit davon ausging, es müsse eine Substanz oder zumindest eine „feinere Form“ der Materie wie der hypothetische Äther hinter einigen Phänomenen stecken. Noch bei Descartes begegnen wir der res cogitans, der „denkenden Sache“, die allerdings keine Ausdehnung oder Gestalt habe und streng von der Materie, der res extensa, getrennt sei.Res cogitans/res extensa in Metzler Lexikon Philosophie.