Ein unentschiedener Streit?

Der Mensch im Allgemeinen hasst Zufälle. Solange er existiert, konstruiert er gedankliche Modelle, um diese in seiner Umwelt zu eliminieren und die Entwicklung zu planen. Man mag zum Zufall stehen wie man will. Solche Modelle sind lebenswichtig. Erst sie ermöglichen es einem Lebewesen, Entwicklungen vorauszusehen, gezielt zu beeinflussen und sich geeignet auf kommende Veränderungen einzustellen. Deshalb ist diese Vorliebe nicht auf den Menschen beschränkt. Jedes Tier und sogar jede Pflanze plant in der einen oder anderen Form in eine prinzipiell ungewisse Zukunft, versucht Ereignisse vorwegzunehmen. Eine Ameise folgt einer Spur, die in der Folge Nahrung verspricht. Ein Eichhörnchen legt Vorräte für den Winter an. Zugvögel verlassen ihre Brutgebiete um andernorts zu überwintern. Bäume werfen ihre Blätter ab um sicher durch den Winter zu kommen. Pflanzen produzieren Samen, damit die Gattung überlebt. Das alles hat in der einen oder anderen Weise mit Planung zu tun, ungeachtet der Frage, nach welchen Mechanismen diese Vorgänge gesteuert werden, ob sie bewusst ablaufen, erlernt, instinktiv veranlagt, oder genetisch programmiert sind. Ohne eine solch vorausschauende Planung würde keine Spezies lange überleben und bald aussterben. Wie ein Modell der Welt aussieht, das etwa ein Regenwurm entwickelt, wird uns wohl für immer unverständlich und verschlossen bleiben. Zu unterschiedlich sind die Lebensumstände, als das sie eine vernünftige Kommunikation darüber zulassen könnten. Verständigung verlangt immer einen gemeinsamen Hintergrund an Erfahrungen. Noch viel mysteriöser dürfte uns die Vorstellung sein, die ein Baum oder eine Wiese zum Überleben benötigt.

Ob unsere Modelle der Umwelt komplexer oder richtiger sind als die anderer Spezies auf diesem Planeten, sei dahingestellt. Sie alle bekämpfen den unberechenbaren Zufall. Genauso ist es vom Grundsatz her unerheblich, ob das damit verbunden vorausschauende Handeln genetisch veranlagt ist, oder erst erworben wird. In jedem Fall sind die menschlichen Vorstellungen unserer Umwelt die einzigen, über die wir tatsächlich diskutieren können. Es sind die einzigen, die unserem Verstand zugänglich sind. Aber auch dieser vergleichsweise einfache Anspruch ist gerade für zeitlich lange zurückreichende Gedankenwelten oft schon extrem schwierig umzusetzen.

Noch zu Beginn unserer Zeitrechnung dominierten Götter unsere Vorstellung von Himmel und Erde, die ständig in den Lauf der Dinge eingriffen. Alles geschah demnach nicht gesetzmäßig, sondern eher willkürlich, unterworfen den Launen der Götter. Selbst die offensichtlich regelmäßigen Vorgänge wie Tag-/Nachtwechsel, die Abfolge der Jahreszeiten unterlagen deren Willen. Sol und Mani zogen bei den Germanen den Sonnen- und Mondwagen über den Himmel. Für die eher unvorhersehbaren Ereignisse stand Wotan als Gott des Donners. Danach war es folgerichtig, diese höheren Wesen gütig zu stimmen durch Opfer und Wohlverhalten. Nichts war durch Menschen berechenbar, alles unterlag dem Willen der Götter. Dieser war zwar nicht wirklich planbar, aber zumindest nährte dieses Modell der Welt die Vorstellung, das die Vorgänge in der Natur vom Menschen irgendwie beeinflussbar seien. Den einfachen unberechenbaren Zufall konnte es danach nicht geben. Die Götter mochten launenhaft sein, hatten aber im Grunde alles im Griff.

Menschen können von jeher den Zufall nur schwer akzeptieren. Er möchte Sicherheit. Alles muss einen Grund haben. Eine Ursache sollte immer die gleiche Wirkung erzielen. Und so wälzte man alle subjektiven Zufälligkeiten ab auf den unbekannten Willen höherer Wesen. Irgendwie konnte man mit dieser Vorstellung besser leben als mit fundamentalen Zufälligkeiten, die sich keinem äußeren Einfluss unterwarfen. Der Wille der Götter war allerdings auch immer ein wirksames Herrschaftsinstrument. Wenn nur König und Priesterschaft ihn zu kennen behaupteten, konnten sie dem Volk ein gottgefälliges Verhalten vorschreiben. Wer das anders sah, war von jeher nicht nur ein Außenseiter, sonder Ketzer, Aufrührer, und wurde gnadenlos verfolgt. So jemand war kaum zu einem verordneten Wohlverhalten zu zwingen. Wer nicht an die Hölle glaubte, war gefährlich und bezahlte mit seinem Leben, wenn ein Hagelsturm die Ernte vernichtete oder eine Seuche das Land verwüstete. Dann waren genau diese Außenseiter offenbar die Schuldigen, die die Götter verärgert und damit die Gemeinschaft mit in den Abgrund gerissen hatten. Niemandem kam in den Sinn, dass Naturkatastrophen auch zufällig hereinbrechen könnten.

Inzwischen haben wir Menschen die Götter durch Wissenschaft ersetzt und noch immer können wir mit dem Zufall nicht umgehen. Er ist einfach unbefriedigend. Heute wissen wir, dass solch ein fundamental unberechenbarer Zufall existiert. Aber wir glauben nicht daran, wehren uns mit Händen und Füßen dagegen, diese Tatsache zu akzeptieren. Dass der Messprozess der Quantenmechanik tatsächlich so zufällig abläuft, ist inzwischen einwandfrei bewiesen und trotzdem führen Zufallsprozesse in den Wissenschaften allenfalls ein Schattendasein. Wie sollte Wissenschaft denn auch mit so etwas umgehen, wenn alle Welt von ihr absolute Berechenbarkeit erwartet. Nur eindeutige Schlussfolgerungen und klare Zukunftsaussagen scheinen die gewaltigen Mittel zu rechtfertigen, die in Physik, Raumfahrt, Chemie, Biologie fließen. Kein Finanzier würde glücklich mit prinzipiell unscharfen Projektzielen und Studien, die mit einem „Schaun mer mal, dann sehn mer scho“ enden.

Eigentlich ist der Streit heute entschieden: Die Welt verhält sich im Kleinen fundamental zufällig. Aber die Modelle der Wissenschaft ignorieren bis heute diese Tatsache und vermitteln den Eindruck, dass Vergangenheit und Zukunft im Prinzip exakt berechenbar sind – eine absurde Situation. Wenn sich jede Aussage nur mit Wahrscheinlichkeiten treffen lässt, kann Sicherheit nur in der Statistik liegen, im strengen Gesetz der großen Zahlen. Der glatte Lauf eines Planeten kann dann nur das Resultat einer gemittelten Unzahl im Grunde zufälliger Bewegungen sein. Gerade in der Physik sollte man erwarten, dass die beiden führenden Theorien längst mit solch einem fundamentalen Zufallsprozess unterlegt wurden, den schon Carl-Friedrich von Weizsäcker im Rahmen seiner Quantentheorie der Ur-Alternativen vermutete. Stattdessen gibt es im akademischen Mainstream nicht einmal Forschungsansätze dazu, die ernstlich verfolgt werden.

Die Situation ist heute nicht so verschieden von den Verhältnissen im Mittelalter, wie man vielleicht meinen sollte. Die Götter sind heute durch Wissenschaften ersetzt, die behaupten, alle Zusammenhänge im Universum erklären zu können. Ob das im Einzelfall wirklich so ist, kann niemand von außen wirksam überprüfen. Ob Experten wissenschaftlich arbeiten, oder Wissenschaftlichkeit nur vortäuschen, ist nicht immer klar auszumachen. Und so ist der Glaube daran wieder ein wirksames Herrschaftsinstrument. Zu jedem Irrsinn gibt es heutzutage eine „wissenschaftliche“ Studie, die angeblich einen besorgniserregenden Zusammenhang zweifelsfrei beweist und uns Bürger zum Handeln nötigt, bis die nächste Studie das Gegenteil beweist, sobald der politische Wind sich dreht. So wie früher der angebliche Wille der Götter missbraucht wurde zur Manipulation der Bevölkerung, wird heute dubiose Wissenschaft durchaus politisch für die abstrusesten Vorhaben instrumentalisiert. Früher war es allerdings einfacher, falsche Vorhersagen zu erklären. Dann waren die Götter eben launisch, oder ein unliebsamer Untertan hatte sich nicht gottgefällig verhalten. Heute setzt man lieber auf das kurze Gedächtnis der Bürger und verlegt die prognostizierte Hölle in eine Zeit, in der die Wahrheit einem selbst nicht mehr schaden kann, wenn man nur im Jetzt seine Ziele durchsetzt. Letztlich wird sich das verheerend für unser Vertrauen in die seriöse Wissenschaft auswirken und kann deren segensreichen Einfluss im schlimmsten Fall um Jahrhunderte zurückwerfen. Einmal verspielt, lassen sich Vertrauen und Glaubwürdigkeit nicht so schnell wieder herstellen.

Die Sache mit dem Zufall ist ein zweischneidiges Schwert. Wir müssen begrenzt in die Zukunft schauen können und auf der Basis von Prognosen planen. Dazu ist die genaue Kenntnis von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen wichtig. Der unbedingte Glaube daran, dass eine bestimmte Verhaltensweise heute Vorkommnisse in der Zukunft gezielt beeinflusst, ist andererseits eines der ordnungspolitisch wirksamsten Instrumente, mit dem sich die Massen am leichtesten lenken lassen. Unberechenbarer Zufall dagegen bedeutet Anarchie. Letztlich ist Beides nebeneinander – Berechenbarkeit und Zufall – überlebenswichtig für alle natürlichen Systeme.

Kann Physik alle Phänomene der Welt erklären?

Heute sicher nicht, wenn auch das nicht immer so offensichtlich ist. Viele Wissenschaftler sind der Überzeugung, dass die heute bekannten Naturgesetze, wie sie in der Quantenmechanik und Relativitätstheorie formuliert wurden, schon vollständig und Erklärungsdefizite auf deren noch unzulängliche Anwendung zurückzuführen sind. Das erinnert an die Situation zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als Maxwell und die meisten Physiker glaubten, alle Naturgesetze seien jetzt bekannt und zukünftige Wissenschaftlergenerationen müssten sich mit der langweiligen Aufgabe zufrieden geben, die identifizierten Naturkonstanten immer genauer experimentell zu bestimmen. Die damalige Mehrheitsmeinung stellte sich kurz darauf als grandioser Irrtum heraus wegen zweier winziger Details, die sich erst aus exakten Messungen ergaben – der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und die genaue Untersuchung des photoelektrischen Effekts.

Solche irritierenden Details befeuern auch heute den Zweifel. Quantenmechanik und Gravitation, auf denen die moderne Physik beruht, sind im Grenzbereich nicht kompatibel. Das Problem einer Vereinheitlichung ist seit hundert Jahren ungelöst und es gibt noch immer keinen klaren erfolgversprechenden Weg, wie das geschehen könnte. Hier liegt ein unübersehbares Signal dafür vor, dass die Modelle noch nicht der Weisheit letzter Schluss sein können. Roger Penrose formulierte Ende der Achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts seine Erwartung, dass die gesuchte Theorie aus heutiger Sicht sicher verrückt erscheinen würde.

Andererseits beschreiben die beiden Säulen der Physik für sich genommen die Wirklichkeit zumindest für alle praktisch relevanten Belange absolut zutreffend. Besser stellt man also die Frage danach, ob denn Physik den Anspruch erheben sollte, eines Tages wirklich alle Erscheinungen im Universum verstehen zu können. Sollen Begriffe wie Religion, Glaube, Emotion, Gefühle, Liebe, Bewusstsein und andere nebulöse, schwer fassbare Begriffe Gegenstand der Physik sein? Und wie soll dieses umfassende Verständnis gestaltet sein? Ist alles im Universum prinzipiell vorhersagbar, sind also Zukunft und damit Vergangenheit vollständig bestimmt, wie es die Anhänger Newton‘s und Einstein‘s glauben? Oder heißt vollständiges Verständnis sich einzugestehen, dass das Leben und das Universum chaotisch und prinzipiell unvorhersagbar ist, wie es eher der Gedankenwelt von Leibniz bis Heisenberg entspricht? Einstein hat den fundamentalen Zufall, wie er sich in dem immer noch mysteriösen quantenmechanischen Messprozess zeigt, als Prinzip der Physik Zeit seines Lebens immer abgelehnt. Dreißig Jahre nach seinem Tod erst wurde er darin widerlegt. Echter Zufall und damit verbundene prinzipielle Unvorhersagbarkeit widerspricht der ganz zentralen Aussage der Relativitätstheorie, genauso wie schon einer Allgemeingültigkeit der Newton‘schen Mechanik. Aus Sicht der Relativitätstheorie ist der Messprozess unerklärlich, inakzeptabel und mysteriös. Aus Sicht der Quantenmechanik bleibt die Gravitation etwa genauso unerklärlich und sperrt sich erfolgreich gegen alle Versuche zur Vereinheitlichung mit den anderen bekannten Fundamentalkräften. Genauso mysteriös ist nach wie vor der ergebnisbestimmende Einfluss des (bewussten?) Beobachters bei quantenmechanischen Messungen.

Vielleicht hängen die bestehenden Mysterien viel direkter zusammen, als man gemeinhin annimmt und akzeptiert. Vielleicht existiert eine unmittelbare Verbindung zwischen dem quantenmechanischen Messprozess, der Gravitation und Bewusstsein. Dieser Auffassung gehen inzwischen seriöse Wissenschaftler nach und ziehen eine zentrale Bedeutung eines Konzepts wie Bewusstsein, wenn es denn geeignet definiert werden kann, für physikalische Prozesse in Betracht. Bisher beklagen die Protagonisten allerdings, dass kein mathematisches Modell bekannt ist, um diesen Verdacht zu stützen. Aber es gibt solche Ansätze, die allerdings erst den Weg in die akzeptierte Wissenschaft finden müssen und vor allem müssen sie experimentell belegbar sein.

Was eigentlich hat Künstliche Intelligenz mit Physik zu tun?

Eigentlich bin ich mit meinem Anliegen völlig falsch in der Physik. Seit vielen Jahren schon beschäftige ich mich mal mehr, mal weniger intensiv mit den Grundlagen intelligenten Entscheidens vor dem Hintergrund der Frage, was denn heutzutage natürliches intelligentes Handeln vom Verhalten einer künstlichen Intelligenz (KI) unterscheidet. Viele sind sicher der Meinung, dass es keinen prinzipiellen Unterschied mehr gibt, dass die Wissenschaft schon in naher Zukunft in der Lage sein wird, wirklich intelligente Maschinen zu entwerfen, die in ihren Fähigkeiten denen des Menschen nicht mehr nachstehen werden und damit irgendwann fast zwingend auch so etwas wie ein Bewusstsein entwickeln sollten.

Ich bin nicht dieser Ansicht. Alles das, was die modernen KI-Systeme heutzutage leisten, ist in der einen oder anderen Weise vorgedacht. Die zugrunde liegende Software ist nicht fähig, über diesen Rahmen, so weit er auch gespannt sein mag, hinauszuwachsen. Die Schwerpunkte ihrer Entwicklung liegen heutzutage auf Sprachanalayse und -synthese, semantischer Modellierung, in Kombination mit riesigen Datenbanken und den unermesslichen Informationsquellen des Internet. Im grundlegenden Verständnis des Wesens wirklich intelligenten Handelns dagegen ist die Wissenschaft seit dem Ende der 1980er Jahre keinen wesentlichen Schritt vorangekommen. Was unterscheidet denn nun echte Kreativität, die immer etwas Plötzliches, Unberechenbares widerspiegelt, von dem, was Computer produzieren, das auf den ersten Blick nicht davon zu unterscheiden ist? Wie sehen aber die Fundamente aus? Wonach muss ich suchen, um mehr darüber zu erfahren?

Philosophische Abhandlungen über die Themen Intelligenz und Bewusstsein gibt es unzählige. Aber keines dieser Modell genügt (natur-)wissenschaftlichen Kriterien. Sie sind nicht streng empirisch überprüfbar, nicht reproduzierbar, und bleiben letztlich damit Spekulation, an die man glauben mag, oder auch nicht. Exakte Wissenschaft kommt heutzutage ohne Mathematik nicht aus. Sie ist der Dreh- und Angelpunkt aller Naturwissenschaften. Will man mehr über dieses Phänomen erfahren, so kommt man letztlich um die Physik als grundlegendste aller Naturwissenschaften und die mathematische Kompelxität ihrer Modelle nicht herum. Und das ist der eigentliche Grund, neben meine natürlichen Begeisterung für Mathematik und Physik,  weshalb ich bei meinen frühen Recherchen sehr schnell ankam bei Heisenberg, Schrödinger, Penrose, die teils sehr früh schon eine enge Beziehung zwischen Quantenphysik und intelligentem Handeln nahelegten. Für mich war das zu Beginn meiner privaten Forschungen vor fünfzehn Jahren noch Neuland, dem ich mich erst widerwillig – es ging halt nicht anders – dann mit zunehmender Begeisterung widmete. Ich denke heute, dass die fundamentale Unberechenbarkeit des quantenmechanischen Messprozesses der Schlüssel zum tiefen Verständnis von Intelligenz und Bewusstsein ist. Das unterscheidet menschliche Entscheidungen von denen eines Computers. Letzterer zieht unter ansonsten gleichen Bedingungen immer die gleichen Schlussfolgerungen, und dass soll er auch. Für mich gilt das nicht. Für mich selbst behaupte ich, fundamental irrational zu handeln, bzw. handeln zu können, wenn ich einfach keine Lust verspüre, eine logische, ggf. zwingende Entscheidung zu treffen. Dafür brauche ich keinen Grund. Hier werden wieder viele Fachleute eingrätschen und mir nahelegen, dass ich einer Illusion erliege, dass nichts im Universum zufällig passiert, dass Vergangenheit und Zukunft eindeutig und prinizipiell vollständig berechenbar sind und damit festliegen, und dass dies auch für meine persönlichen Entscheidungen gilt. Danach ist dann jeder subjektive Zufall nur das Ergebnis fehlender Informationen. Jeder Physiker, der an die Allgemeingültigkeit der Einstein’schen Relativitätstheorie uneingeschränkt glaubt, muss diese Ansicht vertreteten. Glauben Sie das? Ich tue es nicht! Und so sind wir jetzt doch wieder beim Glauben, abseits jeder exakten Wissenschaft, wenn – ja wenn nicht da noch die Quantenmechanik mit ihrem mysteriösen Messprozess wäre.

Viele Wissenschaftler, die hier einen offensichtlichen Zusammenhang sehen, vermuten nun, dass unser Gehirn wie ein Quantenobjekt funktioniert. So glauben Roger Penrose und Stuart Hameroff an langanhaltende quantenhafte Überlagerungszustände in Hirnstrukturen. Leider hält nichts davon einer näheren Überprüfung stand. Neurologen und Biologen schütteln dazu überwiegend verständnislos den Kopf. So einfach scheint die Sache nicht zu sein. Und um eine Lösung noch komplizierter zu machen, gibt es ja auch noch die Relativitätstheorie, die schließlich für unser reales Erleben zuständig ist, für die Art, wie wir unser Universum wahrnehmen. Ein umfassendes Modell für intelligentes Entscheiden (ich nenne das jetzt einfach Bewusstsein) muss dann wohl letztlich eine Verbindung schaffen zum quantenmechanischen Messprozess und auch noch zu Einstein’s Theorie.  Eigentlich können wir hier Schluss machen. Eine Verbindung zwischen den letztgenannten physikalischen Theorien suchen die Wissenschaftler schon seit hundert Jahren erfolglos. Schon Einstein und Heisenberg sind an einer solch einheitlichen Theorie für die gesamte Physik gescheitert. Kein Versuch eines belastbaren Brückenschlags von der Relativitätstheorie in die Quantenmechanik oder umgekehrt hat bislang irgendeinen substantiellen Erfolg gebracht, dafür aber Raum für die abenteuerlichsten Spekulationen geschaffen. Dazu zählen Modelle in bis zu 11 Dimensionen, die an mathematischer Komplexität kaum noch zu toppen sind, Multiple Universen, Schrödingers Katze, und viele andere mehr. Für Laien ist das Thema damit – so scheint es – vollkommen ungeeignet.

Wenn da nicht ein möglicher Zugang offenbar übersehen worden wäre, der für einen Physiker sicher abstrus erscheinen mag, für Leute wie mich aber einen sehr natürlichen Blickwinkel auf dieses alte Problem eröffnet. Was wäre, wenn ein Entscheidungsmodell, das etwa den chaotischen Wettbewerb von Ideen zu einer vorgegebenen Aufgabenstellung mit mehreren möglichen Lösungen simuliert, eine solche Brücke schlagen würde. Es sollte einerseits typischen Eigenschaften quantenhafter Systeme aufweisen, und andererseits eine Dynamik entfalten, die sich mit relativistischen Methoden modellieren ließe. Unmöglich? Nicht wenn ich einige physikalische „Offensichtlichkeiten“ in Frage stelle, die im wissenschaftlichen Diskurs aus anderen Gründen schon verschiedentlich diskutiert wurden.

Da ist einmal die Frage, ob die Relativitätstheorie ein fundamentales Modell unseres Universums beschreibt, oder vielleicht eher so etwas wie eine statistische Glättung über die vielen Zufälligkeiten der Quantenmechanik. Die andere Frage ist die, wie denn unser Universum aus quantentheoretischer Sicht zu verstehen ist. In der Quantenmechanik gibt es zwei Prozesse, die den Zustand eines Teilchens verändern: Einmal den sehr gut verstandenen stetigen Prozess, der durch die Schrödingergleichung beschrieben wird. Zweitens durch den Messprozess, der sehr plötzlich den Zustand ändert, ihn kollabieren lässt und der trotz aller Anstrengungen immer noch mysteriös geblieben ist. Ohne weiteren Nachweis gehen Physiker bis heute unkritisch davon aus, dass die quantenhafte Entwicklung des Universums einen stetigen Verlauf entsprechend der Schrödingergleichung nimmt. Eigentlich niemand  denkt bislang darüber nach, ob das Universum, so wie wir es erleben, einen Messprozess beschreiben könnte. Akzeptiert man diese zugegeben gewöhnungsbedürftigen Vorstellungen, dann lässt sich tatsächlich ein solcher Entscheidungsprozess konstruieren. Einen Kandidaten für einen solchen Prozess habe ich tatsächlich vor einigen Jahren schon gefunden. Am GenI-Prozess lässt sich zum Einen die Entscheidungsfindung in Gruppen sehr schön simulieren und veranschaulichen. Zum Anderen folgt die Statistik der getroffenen Entscheidungen exakt – ohne jedes Parameter-Tuning – den Vorgaben eines quantenhaften Messprozesses, und die Dynamik – sofern man das chaotische Verhalten ausmittelt – folgt geodätischen Linien in einer vierdimensionalen Raumzeit, deren Metrik den relativistischen Vorgaben genügt.

Dass ein solcher chaotischer Zufallsprozess allen Vorgängen im Universum unterliegen könnte, hat schon Carl Friedrich von Weizsäcker im Zusammenhang mit seiner Quantentheorie der Ur-Alternativen vermutet, ohne aber näher beschreiben zu können, worin dieser denn bestehen könnte. Sollte sich diese Vermutung erhärten und ein solcher Prozess sich tatsächlich als Entscheidungsfindung interpretieren lassen, dann hätte dies unabsehbare Auswirkungen auf unser Verständnis der Welt insgesamt, nicht nur im naturwissenschaftlichen Sinne.