Der Determinismus (von ‚festlegen‘, ‚Grenzen setzen‘, ‚begrenzen‘) ist die Auffassung, dass alle – insbesondere auch zukünftige – Ereignisse durch Vorbedingungen eindeutig festgelegt sind.Stefan Jordan, Christian Nimtz (Hrsg.): Lexikon Philosophie, Reclam, Stuttgart 2009, ISBN 978-3-15-010711-9, S. 63 Die Gegenthese (Indeterminismus) vertritt, dass es bestimmte Ereignisse gibt, die nicht eindeutig durch Vorbedingungen determiniert, sondern indeterminiert (= unbestimmt) sind.
In der Naturphilosophie wird ein allgemeiner Determinismus zumeist durch zwei Annahmen gestützt: erstens, dass sämtliche natürlichen Prozesse durch Naturgesetze bestimmt sind und dass zweitens die Bewegungsgleichungen dazu beim Einsetzen von exakten Werten eine eindeutige Lösung liefern und damit die Ergebnisse festlegen. Ob diese Annahmen durchgängig zutreffen, ist umstritten. Wenn das Weltgeschehen jedenfalls festgelegt ist, scheint dies einen Widerspruch für die Existenz eines freien Willens zu erzeugen. Ob dieser Widerspruch besteht, ist ebenso umstritten wie die jeweiligen Konsequenzen.
Es gibt keinen einheitlichen Determinismusbegriff, vielmehr gibt es verschiedene Varianten. Nach der klassischen Einteilung von William James lassen sich die philosophischen Auffassungen in harten und weichen Determinismus einteilen.William James: The Dilemma of Determinism. In: The Will to Believe and other essays in the popular philosophy. Dover, New York 1956, S. 149, rci.rutgers.edu (PDF) Paul Edwards macht ferner die Einteilung in ethischen, logischen, theologischen, physikalischen und psychologischen Determinismus.Paul Edwards: Determinism. In: Paul Edwards (Hrsg.): Encyclopedia of philosophy. Macmillan, London, 1967, Band 2, S. 359–373
Historische Entwicklung
Determinismus wurde durch griechische Philosophen des 7. und 6. Jahrhunderts vor Christus entwickelt, spezifisch durch die Vorsokratiker Heraklit und Leukipp. Später befassten sich Demokrit und Aristoteles und vorwiegend die Stoiker damit, in der römischen Antike auch Mark Aurel.
Der Determinismus ist eng verwandt mit dem Materialismus, deren Vordenker der Antike nach natürlichen Erklärungen der Wirklichkeit anstelle der mythologischen suchten. Als wesentlicher gedanklicher Vater des Determinismus gilt der antike griechische Philosoph Demokrit. Mit seiner Lehre des atomistischen Materialismus führte er alles Geschehen auf das Zusammenspiel elementarer natürlicher Abläufe zurück und entkoppelte damit die Natur von transzendenten und metaphysischen Einflüssen und der damals verbreiteten Auffassung, dass Götter beständig in das Weltgeschehen eingriffen.
Im Zeitalter der Aufklärung wurden diese antiken Ideen wieder aufgegriffen und weiterentwickelt. Einen Meilenstein bildet die 1770 veröffentlichte Arbeit Système de la Nature von Paul Henri Thiry d’Holbach. Darin beschreibt d’Holbach die Natur als ein geschlossenes System, das sowohl die Naturgesetze wie auch ewige Regeln der Moral umfasst. In der Natur gebe es nichts weiter als Materie, die sich bewegt und dabei in einer konsequenten Abfolge von Ursache und Wirkung eingebunden sei. Insbesondere wendet er sich mit dieser monistischen Auffassung gegen den Dualismus und die Position der Zweiteilung der Welt in Materielles und Geistiges.
Mit der Etablierung der klassischen Mechanik und des mechanistischen Weltbildes wurde von Vertretern des mechanistischen Determinismus, insbesondere von Pierre-Simon Laplace gefolgert, dass, wenn die Welt festgelegten physikalischen Gesetzen unterworfen ist und an keiner Stelle Ereignisse ohne Ursache (z. B. durch übernatürliche Phänomene oder durch objektiven Zufall) auftreten, dann zukünftige Ereignisse unausweichlich determiniert sein müssen. Ferner wurde – zugespitzt im laplaceschen Dämon – postuliert, dass ein „Weltgeist“, der die Gegenwart mit allen Details kenne, die Zukunft des Weltgeschehens in allen Einzelheiten vorhersagen könne (klassischer Determinismus oder Laplace’scher DeterminismusTerminologie nach Wolfgang Detel: Grundkurs Philosophie. Band 2: Metaphysik und Naturphilosophie. Reclam, Stuttgart 2007 (Universal-Bibliothek, 18469), ISBN 978-3-15-018468-4, S. 76).
Grenzen der Determiniertheit
mini|Dominosteine verdeutlichen die Kette von Ursache und Wirkung. Bereits mit dem umfallenden ersten Stein ist die Wirkung auch für den letzten Stein festgelegt. mini|Dichtefluktuation des jungen Universums. Der harte Determinismus geht davon aus, dass bereits aus diesem anfänglichen Zustand alle Folgezustände des Universums unabänderlich festgelegt seien.
Aus neueren Disziplinen der Physik (Chaostheorie, Relativitätstheorie, Quantenphysik) haben sich verschiedene, jeweils prinzipielle Einwände gegen eine solche Vorhersagbarkeit ergeben.
Die französischen Mathematiker Henri Poincaré und Jacques Hadamard haben schon Ende des 19. Jahrhunderts entdeckt, dass selbst einfache dynamische Systeme wie das dreier sich anziehender Körper zu sehr komplizierten Bahnkurven führen und dass selbst so elementare physikalische Abläufe wie etwa die Bewegung eines Massenpunktes entlang von Geodäten bei kleinen Abweichungen im Anfangswinkel zu beliebig großen Änderungen im Ergebnis anwachsen. Ihre Arbeiten bilden heute die Grundlage der Chaosforschung. Deterministisches Chaos kann dazu führen, dass dynamische Systeme gar nicht oder nur für kurze Zeiträume vorhersagbar sind. Poincaré unterschied dazu, angesichts der von ihm entdeckten Komplexität der Phasenraumstruktur, zwischen starkem und schwachem Determinismus.
Deterministische Systeme sind zwar vollständig durch die Anfangsbedingungen festgelegt, aber nur eingeschränkt determiniert; Determiniertheit wird als der Grad der „Vorbestimmtheit“ solcher Systeme definiert, in enger Anlehnung an eine Vorhersagbarkeit. Dabei begrenzen sowohl praktische als auch prinzipielle Grenzen hinsichtlich der Genauigkeit der Messungen bzw. der Rechenschritte eine Vorhersage.
Der Physiker Walter Seifritz zeigt, dass der Verlauf idealer Billardkugeln bereits nach wenigen (etwa 8) Stößen nicht mehr exakt reproduzierbar ist. Er zeigt, ’’dass eine sehr kleine Störung, von der man zunächst vermutet, sie sei völlig vernachlässigbar, aufschaukeln und Imponderabilien ins Spiel bringen kann, so dass dieses nicht mehr vollkommen deterministisch beschrieben werden kann.’’
mini|Chaotische Trajektorie eines idealisierten Doppelpendels mini|Phasenraum eines magnetischen Pendels über drei Magneten
Beispiele für deterministische Systeme, die so stark von Anfangszuständen abhängen, dass sie in der Praxis keine Vorhersage erlauben, seien der Wurf von Spielwürfeln oder die Ziehung von Kugeln im Urnenmodell – man spricht dabei auch von Zufall. Beispiele für partiell, für kurze Zeiträume vorhersagbare deterministische Systeme seien das Doppelpendel, das Magnetpendel, das Wetter oder Wirtschaftskreisläufe.
Im mathematischen Modell deterministisch chaotischer Systeme kann der Phasenraum eine fraktale Struktur mit unendlicher Rauheit aufweisen. Die unendliche Rauheit sagt aus, dass nicht nur kleine Abweichungen des Ausgangszustandes große Auswirkung auf den Ergebniszustand haben – siehe auch Schmetterlingseffekt – sondern, dass dies bereits durch unendlich kleine Abweichungen hervorgerufen wird. Deterministische Systeme können daher entlang fraktaler Phasenraumstrukturen (rippled bassins) nicht-deterministisches Verhalten ausprägen. Aufgrund unvermeidbaren Rauschens in praktischen Szenarien kann insbesondere eine on-off intermittency, also der spontane Wechsel zwischen gänzlich unterschiedlichem Systemverhalten auftreten.
Mit Norton’s Dome wurde 2003 ein Gedankenexperiment vorgestellt, das ganz ohne Abweichung im Ausgangszustand zu unterschiedlichen Resultaten führt und dabei vollständig konform zur Newtonschen Mechanik bleibt.
Es gibt noch eine Reihe weiterer Grenzphänomene, die üblicherweise zur Newtonschen Mechanik hinzugerechnet werden. Sie können die eindeutige Lösbarkeit der Differenzialgleichungen und den daraus abgeleiteten Determinismus zerstören: unendlicher Raum, unbeschränkte Geschwindigkeit, Kontinuität, Punkt-Partikel und Singularitäten.
Daneben werden einige Bereiche der Physik nicht durch deterministische, sondern durch probabilistische Gesetzmäßigkeiten beschrieben.
Konnte man in der klassischen Mechanik das Universum als ein kausales, konsequentes und eindeutiges System betrachten, das also vorhersehbar ist, so ist es mit der Einführung der Quantenmechanik ontologisch nicht mehr möglich, dies als selbstverständlich anzusehen. Einige grundlegende Phänomene der Realität können nur mit Begriffen der Wahrscheinlichkeit beschrieben werden. Da das gesamte Universum aus quantenmechanischen Teilchen besteht und daher alle Ereignisse und Phänomene davon beeinflusst sind, erstreckt sich das Prinzip der Unbestimmtheit auf das gesamte menschliche Wissensgebiet und hat tiefgreifende philosophische und theoretische Konsequenzen.Capoani, L. (2025). From Newton’s Laws to Walras’ Equilibrium: A Historical Perspective on Determinism in Economics and Social Sciences. Histories, 5(1), 9. https://doi.org/10.3390/histories5010009
Die Frage des Determinismus in der modernen Physik bleibt jedoch umstritten: Einerseits basiert Albert Einsteins Relativitätstheorie auf deterministischen Annahmen, andererseits widersetzte sich Einstein der indeterministischen Sicht der Quantenmechanik, was in den berühmten Debatten mit Niels Bohr deutlich wird, die bis zu seinem Tod andauerten.
Außerdem zeigt die Chaos-Theorie, dass selbst in einem deterministischen Rahmen die Fähigkeit, die Entwicklung eines Systems genau vorherzusagen, oft begrenzt ist. Der Determinismus setzt eine strukturalistische Sicht des Universums voraus, die jedoch mit den menschlichen Grenzen des Wissens und des Verständnisses der Realität kollidiert. Selbst wenn das Universum einer strengen deterministischen Ordnung folgte, wäre die menschliche Fähigkeit, jedes Ereignis vorherzusagen und alle zugrunde liegenden Ursachen zu verstehen, aufgrund unserer begrenzten Perspektive und der inhärenten Komplexität der natürlichen Phänomene immer noch eingeschränkt. Die (klassische) Thermodynamik beschäftigt sich mit Systemen aus vielen Teilchen, deren Systemzustand sich durch die Einzelzustände aller Teilchen zwar prinzipiell beschreiben ließe, wegen der Undurchführbarkeit der Messung und Berechnung wird darauf aber verzichtet und es wird in der statistischen Physik lediglich mit statistischen Mittelwerten gerechnet. So lassen sich, trotz weitgehender Unkenntnis über die mikroskopischen Teilchenzustände, dennoch sehr genaue Vorhersagen auf makroskopischer Ebene machen.
Der Formalismus der Quantenmechanik beschränkt sich ebenfalls auf probabilistische Aussagen über zukünftige Ereignisse. Wobei die Genauigkeit einer Vorhersage auch mit beliebiger Steigerung der Messgenauigkeit, die durch die Unschärferelation begrenzt ist, nicht besser als ein bestimmter Wert gemacht werden kann. Viele Physiker, darunter insbesondere die Vertreter der Kopenhagener Interpretation, haben dies damit erklärt, dass unsere Welt auf der mikroskopischen Ebene der Quantenmechanik fundamental nicht-deterministisch sei. Daneben gibt es aber auch deterministische Deutungen (De-Broglie-Bohm-Theorie, Ensemble-Interpretation, Viele-Welten-Interpretation). Die Einschätzung, ob unsere Welt in ihren Grundbausteinen deterministisch oder indeterministisch sei, hängt davon ab, welche Interpretation und philosophische Haltung man einnimmt. Dabei basieren diese unterschiedlichen Interpretationen auf demselben mathematischen Formalismus und liefern dieselben Vorhersageergebnisse. Die Schrödingergleichung – die der ungestörten zeitlichen Entwicklung von (nichtrelativistischen) Quantensystemen zugrundeliegende Differentialgleichung – ist vollständig deterministisch, also ihre Lösungen bei Vorgabe von Anfangsbedingungen eindeutig. Erst durch den Messvorgang kommt Indeterminismus in die Quantenwelt, was auch als Messproblem bezeichnet wird.