Die Entwicklung der Chemie -

oder von der Neugierde naturwissenschaftlichen Arbeitens

 

Vollrath Hopp

 

1. Die Chemie im Altertum

 

Bereits die Ägypter und Babylonier besaßen umfassende chemische Kenntnisse über die Gewinnung von Metallen, die Herstellung von Glas, Email und Tonwaren oder über die Kunst des Färbens. Sie verstanden es, Getreide und Reis anzubauen, die Sauerteiggärung für das Brotbacken zu nutzen, mit Hefen Fruchtsäfte in Alkohol umzuwandeln und mit geeigneten Bakterien Essig aus Alkohol herzustellen. Von ihren Priestern wurde ein ganzer Schatz an Erfahrungen mit mineralischen und pflanzlichen Heilmitteln, Giften und Einbalsamie- rungstechniken zusammengetragen und als elitäres Wissensgut vor Außenstehenden sorgsam gehütet. Das ist vielleicht ein Grund dafür, daß die Chemie lange als "Geheimwissenschaft" galt. Ein Image, gegen das die Chemie noch heute anzukämpfen hat, obwohl Schulen, Universitäten und chemische Industrie sich bemühen, ihr Wissen über die Chemie als moderne Naturwissenschaft allen zugänglich zu machen (Abb. 1).

Neben diesen sehr anwendungsbezogenen Kenntnissen der Chemie sind erste theoretische Vorstellungen über den Aufbau der Materie vom Demokrit (460-370 v. Chr.) und Leukipp (Zeitgenosse von Demokrit) überliefert [14] u. [16].

 

2. Die Alchemie

 

Die Alchemie wurde schon von den Babyloniern, Ägyptern und Griechen intensiv betrieben. Sie breitete sich später nach Europa aus und beherrschte als ein lebhaft betriebener Wissenschaftszweig für mehr als 1000 Jahre die Vorstellungen über die stoffliche Beschaffenheit unserer Welt.

Die Periode der Alchemie wurde oft als ein "dunkles Zeitalter" der Wissenschaft hingestellt. Ein solches Verständnis entstand wohl häufig durch die von den Alchemisten geheimgehaltene Art der wissenschaftlichen Arbeit.

Die Alchemisten schrieben den "Prinzipien" die Rolle von Erzeugern bei der Entstehung materieller Körper zu. Man ließ nur vier Materien gelten: das Feuer, die Luft, das Wasser und die Erde, die alle Dinge erzeugen.

Die fieberhafte Suche nach der Herstellung von Gold stützte sich auf diese Überzeugung. Derjenige Stoff, der diese Umwandlung bewirken sollte, wurde als Stein der Weisen bezeichnet und das Verfahren der Verwandlung als Transmutation.

Nach dem Stein der Weisen war man ständig auf der Suche.

Die Transmutation schließt eine unumkehrbare Verwandlung mit ein, zB. Quecksilber sollte sich in Gold verwandeln, eine Umkehrung sollte jedoch unmöglich sein. Eine Rückverwandlung in das Ausgangsprodukt war nicht mehr denkbar.

Man beschränkte sich bei Verwandlungen nicht nur auf methodische Überlegungen, sondern berücksichtigte als entscheidendes Kriterium für die erfolgreiche Transmutation die Sternen- konstellation. Nur wenn bestimmte Planeten "günstig" zueinander standen, konnte die Goldherstellung erfolgen!

Doch die Entwicklung der Metallurgie brachte diese Theorie allmählich zu Fall und schon bald kam die Quecksilber-Schwefel-Theorie auf.

Die Alchemisten erweiterten die vier Grundstoffe nun um drei weitere, nämlich um Quecksilber, Schwefel und Salz.

Das "Quecksilber" (Hydrargyrum = Wassersilber) war der Inbegriff für jegliche metallischen Eigenschaften, der "Schwefel" galt als das Prinzip der Brennbarkeit schlechthin und das "Salz" stand für die Wasserlöslichkeit und einen salzigen Geschmack.

Moderne Geschichtsforschungen zeigen, daß im Mittelalter das eigentliche Ziel der Alchemie in der Vervollkommung der unedlen Metalle und damit in der Veredlung des Unedlen bestand [15].

Im Gegensatz zur heute weitverbreiteten Meinung ging es nicht primär um das Herstellen von Gold aus weniger edlen Stoffen, sondern um Naturerkenntnis. Der Alchemist, der sich von den Zeitgenossen unterschied, die sich als Quacksalber und Gaukler "verdient" machten, besaß eine solide wissenschaftliche Ausbildung, die ihn zu einer hochdifferenzierten Experimentierkunst befähigte. In der Renaissance gab es unter den bedeutenden Fürsten wohl kaum einen, der sich nicht für die "chymische Kunst" interessierte: Durch die Sucht nach Gold, Macht und ewiger Gesundheit und die bisweilen rigorosen Mittel, die zur Erlangung dieser Güter eingesetzt wurden, geriet die Alchemie allerdings sehr in Verruf. Im 17. Jahrhundert herrschte die Meinung vor, immer auf der Hut vor Goldmachern sein. "Man kann nicht vorherwissen, in welch seriöser Maske sie einem gegenübertreten werden." [16]

In Europa dauerte die alchemistische Epoche etwa 1500 Jahre. Erst als Theophrastus Paracelsus (1493-1541) erkannte, daß ein "Stein der Weisen" nicht existiert, und mit der Begründung der Iatrochemie chemische Hilfsmittel für die Herstellung von Heilmitteln und zur Erforschung der Lebensvorgänge einsetzte, trat die Alchemie nach und nach in den Hintergrund, obwohl man noch nicht von einer modernen Wissenschaft im heutigen Verständnis sprechen kann [18] (Abb. 2).

 

3. Von der Alchemie zur Chemie als moderner Naturwissenschaft

 

In der Renaissance öffneten sich Wege für eine eigenständige, von den klassischen Autoritäten abgelöste Erforschung der Natur. Sie löste eine Flut von Einzelerkenntnissen aus, die zunächst noch ungeordnet und ohne systematischen Zusammenhang waren.

Der Mathematiker und Philosoph René Descartes (1596-1650) entwickelte in seinen Schriften "Regulae ad irectionem ingenii" und "Meditationes" eine Strategie, mit deren Hilfe Zuordnungsmöglichkeiten und Entschei-dungen über die Richtigkeit von Aussagen möglich waren [17], [18]. Descartes Methode beginnt mit dem Zweifel. Die Möglichkeit, daß sich der Verstand irrt und sich die Sinne täuschen, veranlaßte Descartes, nichts als gesichert gegeben anzunehmen. Das Faktum des Zweifels ist bei ihm eine Art des Denkens. Er sagt, an der Tatsache, daß man zweifelt, kann nicht gezweifelt werden (4).

Descartes forderte und förderte die Mathematik als die universale Grundlage aller Naturwissenschaften. Dieses cartesische Konzept wird – aus heutiger Sicht betrachtet – als Geburtsstunde der modernen Naturwissenschaften aufgefaßt, da es erstmals eine methodologische Vorgehensweise beschrieb. Dieser Geburtsstunde sind auch die Namen der Mathematiker Isaac Newton (1643-1727) und Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) zu zuordnen. (Abb. 3).

Erst nachdem in der Mathematik ausreichende Denkmodelle und Funktions- theorien entwickelt worden waren, wurde es möglich, physikalische Erscheinungen in bezug auf Ursache und Wirkung quantitativ in Zusammenhang zu bringen. Dieses allein befriedigte jedoch nicht. Die Physiker entwickelten ein reichhaltiges Arsenal verschiedener Handwerkszeuge, dh. Meßvorrichtungen, um theoretisch plausible Erkenntnisse durch Experimente auf ihre Richtigkeit zu überprüfen.

Mit den von Physikern geschaffenen Werkzeugen konnte man sich nun dem Stoff zuwenden, um die Geheimnisse seiner Zusammensetzungen und Wirkungen zu ergründen (Abb. 10).

Zu jener Zeit definierte der englische Physiker und Chemiker Robert Boyle (1627-1691) das Element als das Endprodukt der Analyse. Nach seinen Vorstellungen besteht die Materie aus Teilchen, die sich durch Größe, Form und Bewegung unterscheiden. Er widerlegte die damalige Auffassung, daß das Feuer der beste chemische Analysator sei und führte das "nasse" Analysenverfahren ein. Berühmt wurde er durch sein Buch "The Sceptical Chemist", das 1661 erschien [12].

Ob die Beschreibung des Elementbegriffes durch Boyle der heutigen naturwissenschaftlichen Auffassung schon ganz gerecht wird, ist nicht so entscheidend. Entscheidend dagegen ist, daß Boyle richtungsweisend versucht hat, die vielen der zu seiner Zeit schon bekannten stofflichen Eigenschaften und Reaktionen, fußend auf seinen eigenen zahlreichen durchgeführten Experimenten unter dem Gesichtspunkt einer umfassenden widerspruchslosen chemischen Theorie zu erklären.

Eine seiner großen Leistungen bestand darin, daß er mit entmythologisierten Begriffen und einer rationalen Betrachtungsweise die stoffliche Welt in letzter Plausibilität zu ergründen suchte. Darauf konnten Lavoisier und Dalton später weiter aufbauen [17].

Der Übergang von der Alchemie zur modernen wissenschaftlichen Chemie vollzog sich mit dem Franzosen Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Er schuf eine systematische Nomenklatur für die Chemie und damit die Grundlage für eine einheitliche Fachsprache als Voraus- setzung für eine wissenschaftliche Verständigung. Auch deutete er die Verbrennung als Sauerstoffaufnahme, dh. als Oxidation und verdrängte somit die bis dahin gültige Phlogistontheorie, eine am Anfang des 18. Jahrhunderts herrschende Auffassung, wonach ein als Phlogiston bezeichneter Stoff aus verbrennenden Körpern entweicht [17].

Ein wesentliches Prinzip der Phlogistontheorie war, daß alle chemischen Vorgänge unter dem Aspekt der Phlogistonierung und Dephlogistonierung betrachtet wurden. Doch dieses Denkmodell hielt den Ergebnissen der experimentellen Versuche nicht stand. Es mußte der Theorie einer chemischen Atomistik weichen.

 

4. Von der Daltonschen chemischen Philosophie zu den Naturwissenschaften

 

Den Durchbruch zu einer modernen eigenständigen Wissenschaft (Abb. 4) vollzog die Chemie durch ein von dem Engländer John Dalton (1766-1844) 1808 veröffentlichtes Buch "A new system of chemical phylosophy" [3]. Dieses Buch war eines der ganz großen Würfe der wissenschaftlichen Literatur. Dalton führte aus, daß alle Stoffe aus gleichartig aufgebauten Atomen bestehen, alle Substanzen atomweise miteinander chemisch reagieren, und daß alle Stoffe die Elemente in ganzzahligen Mengenanteilen enthalten. Das war eine Weiterentwicklung der Boyle’schen Überlegungen.

John Daltons "chemische Philosophie" basierte auf der Vorstellung, daß die Atome sich mit Hilfe gerichteter Valenz- "Arme" aneinander binden. Seit Jacobus Henricus van’t Hoff (1852-1911) das Tetraedermodell für die Bindungen des Kohlenstoffs eingeführt hat, ist es für den Chemiker selbstverständlich, räumlich zu denken und dreidimensionale Strukturen als Modell zugrunde zu legen. Ein weiterer Meilenstein naturwissenschaftlicher Erkenntnis ist das auf der Grundlage dieser chemischen Philosophie von Dimitrii Iwanowitsch Mendelejew (1834-1907) und Julius Lothar Meyer (1830-1895) aufgestellte Periodensystem der chemischen Elemente. Unabhängig voneinander ordneten sie die damals bekannten Elemente nach Kriterien der gemeinsamen chemischen und physikalischen Eigenschaften in einer Tabelle. In dem Periodensystem sind alle im Universum vorkommenden Elemente tabelliert und einem für sie angemessenen typischen Platz in diesem Ordnungssystem zugewiesen. Es gehört mit zu den wenigen allumfassenden Ordnungsprinzipien naturwissenschaftlicher Erkenntnisse und Gesetze (Abb. 6).

Einerlei ob es sich um kleines, großes oder riesiges Molekül bzw. einen Molekülkomplex handelt: an seinem Aufbau ist immer nur eine Handvoll von Elementen beteiligt.

Abb. 4: Die Wandlung der Chemie zur Wissenschaft

Van’t Hoff schlug eine Brücke zwischen der Thermodynamik und der sich gerade entwickelnden Reaktionskinetik. Er stellte eine mathematische Beziehung zwischen der Reaktionstemperatur, Reaktionswärme und dem chemischen Gleichgewicht her.

Im modernen Sinne ist die Chemie aber auch eine Wissenschaft der Kombinatorik, wobei die Grenzen der kombinatorischen Spielregeln durch die Gesetze der Thermodynamik bestimmt werden (Mayer, Helmholtz, Gibbs, Abb. 6).

Als einer der ersten großen Mikroskopiker des 17. Jahrhunderts entdeckte der Holländer Anton von Leeuwenhoek (1632-1723) die Infusorien, Blutkörperchen und Bakterien. Sowohl Leeuwenhoek als auch Galilei bauten sich ihre Mikroskope bzw. Fernrohre selbst.

Neben Leeuwenhoek ist Louis Pasteur (1822-1895) als Begründer der wissenschaftlichen Biologie zu nennen (Abb. 5).

 

5. Der Mensch als Forschungsobjekt

 

Mit der Biologie ist auch der Mensch als Forschungsobjekt in den Mittelpunkt der naturwissenschaftlichen Untersuchungen getreten. Der Mensch beginnt sich selbst zu entdecken, und zwar nicht nur in seinen Teilfunktionen, sondern in seiner Gesamtheit (Abb. 8).

Was folgt auf die Biologie? Die Soziologie wird das Interesse kluger Wissenschaftler wecken. Sie wird sich in den nächsten Jahrzehnten wie die vorgenannten Naturwissenschaften zu einer Breitenwissenschaft entwickeln, deren Erkenntnisse jeden Bürger neugierig macht. Wie werden sich die Menschen auf engem Raum verhalten, in der Familie, einer Gemeinde, in der Gesellschaft und als Völker miteinander? Dies ist eine der wichtigsten Fragen der Zukunft. Verhaltensforschung ist hier notwendig. Kommunikation und Information werden als Verhaltensformen einen immer größeren Raum einnehmen. Es müssen die Regeln und Gesetzmäßigkeiten vom Verhalten des Menschen als Individuum und vom Verhalten der Menschen in der Gruppe und in der Gesellschaft erforscht und erkannt werden. Die Wechselbeziehungen zwischen Individuen untereinander und zwischen Individuen und kleinen und großen Gruppen (Massen) müssen offengelegt werden, um mögliche Trends von Verhaltensweisen in bestimmten kritischen Situationen voraussagen und möglicherweise beeinflussen zu können.

Naturwissenschaftliche Gesetzmäßig-keiten systematisch zu ergründen, beginnt nach den Vorstufen des Beobachtens, des qualitativen und quantitativen Vergleichens (Messens) und Interpretierens mit Modellbetrachtungen. Die Chemie bietet ein reichhaltiges Arsenal an erprobten Modellen, die auf das Verhalten von Individuen und Gruppen von Menschen in erster Näherung übertragbar sind. Manche Soziologen machen hiervon Gebrauch [7]. Johan Galtung, Professor für Konflikt- und Friedensforschung, liefert dazu nachdenkenswerte Beispiele. Die Individuen eines Kollektivs von Atomen oder Molekülen beeinflussen sich durch die verschiedenen Kräfte wechselseitig. Die Beeinflussung ist jedes Mal anders, ob sich die Teilchen in einem engen Verbund (Verbindung) befinden oder sich in unterschiedlichen Medien wie Lösemittel oder Gase aufhalten.

Diese hier im Ansatz nur grob skizzierten Zusammenhänge reizen gerade dazu, Verhaltensmodelle von Chemiestrukturen bzw. Molekülgesellschaften mit allen ihren Rand- und Streßbedingungen auf die menschliche Gesellschaft zu übertragen.

Die Soziologie wird sich zu einer der anspruchsvollsten Wissenschaften entwickeln. In ihr werden alle bisherigen Erkenntnisse und Gesetzmäßigkeiten der Natur, Technik, Wirtschaft und Politik zusammenfließen, einander zugeordnet und interpretiert werden müssen. Soziologie ist eine komplexe Wissenschaft, und ein wesentlicher Bestandteil der Wissenschaften von und über den Menschen und somit Bestandteil der Wissenschaften von und über die Natur. Die Rolle der Mathematik und insbesondere die der Statistik ist fachübergreifend und unentbehrlich. Mit ihrer Hilfe vermag man Modelle zu entwickeln, die den Transfer eines Gesetzes vom Spezialfall zum allgemein gültigen und umgekehrt erleichtern und offenbart Analogien, aber auch Unterschiede von Erscheinungen und Vorgängen in der Natur, Gesellschaft und Technik, die bei vordergründiger Betrachtung anscheinend nichts miteinander zu tun haben.

 

6. Von der Neugier zur Wissenschaft

 

Schon seit jeher ist der Mensch darauf angewiesen, sich zur Existenzsicherung und Optimierung seiner Lebensbedin- gungen mit seiner unmittelbaren Umgebung und der Natur auseinanderzusetzen [5]. Mit dieser Art des Erkenntnisgewinns wurde bereits eine Vielzahl von Wissen über Eigenschaften, Verwendungs- und Umwandlungs- möglichkeiten von Naturprodukten zusammengetragen. Meilensteine dabei waren die Entdeckung des Feuers, die Herstellung einfacher Werkzeuge sowie die Erfindung des Rades [1].

Erst nachdem Völker seßhaft wurden und sich durch Ackerbau, Schiffahrt und Handel ihre Lebensgrundlage sichern konnten, entwickelten sich Hochkulturen wie zB. die der Phönizier, Ägypter und die des Hellenismus. Sie betrieben systematische Beobachtungen über Natur und Menschen, dabei sammelten sie faszinierende Erkenntnisse u. a. in der Heilkunde. Im 19. Jahrhundert gelang der entscheidende Durchbruch zu einer wissenschaftlich begründeten Medizin (Abb. 8).

Abb. 8: Aufbruch in den Mikrokosmos - Medizinische Revolution

Auf dem Wege zur Erkenntnis und bei der Suche nach dem Sinn aller Veränderungen und Ereignisse haben die Menschen unterschiedliche Methoden und Theorien entwickelt, um den Schlüssel zum Verständnis ihres eigenen Wesens und des Kosmos zu finden. Als Ergebnis der Suche nach dem "Stein des Weisen", wie Theophrastus Paracelsus (1493-1541) es einmal nannte, entstanden die Wissenschaften. In Klöstern wurden Schulen gegründet, in denen Bekanntes aufgeschrieben und mündlich überliefert wurde. Denkstrategien wurden verfeinert, verworfen und an ihrer Stelle neue gesetzt

Je nach dem Erkenntnisstand über die Natur haben sich im Laufe der Menschheitsgeschichte die Weltbilder geändert. Als Vorbild aller im abendländischen Kulturbereich gegründeten organisierten Denkschulen, der Universitäten, kann die Alexandrinische Bibliothek in Alexandrien, der griechischen Hauptstadt im alten Ägypten, angesehen werden. Sie wurde im Jahre 331 v. Chr. von Alexander den Großen (135-323 v. Chr.) gegründet und zum Zentrum der hellenistischen Kultur ausgebaut.

Die Neugier wurde als einer der Urtriebe im Menschen ausgemacht. Sie treibt ihn immer wieder an, sich selbst und seine Umwelt zu betrachten, Vorgänge und Erscheinungen zu vergleichen, um aus dem Beobachteten Gesetzmäßigkeiten über die wirkenden Kräfte herzuleiten. Der Mensch wird in seinem Bemühen nicht nachlassen, seine Welt, den Mikro- und Makrokosmos erkennen und verstehen zu wollen (Abb. 7).

Die Auffassung von der Neugier als Antrieb zu naturwissenschaftlichen Erkenntnissen hat sich – wenn auch häufig kontrovers diskutiert – über mehr als 2000 Jahre gehalten. Vor allem im 20. Jahrhundert ist sie in zahlreichen Publikationen aufgegriffen worden. Lothar Jaenicke (* 1923) [10] stellt die Frage, ob die Neugier wirklich "eines erwachsenen Mannes würdig" ist, und ob wir sie uns überhaupt in einer Zeit knapper werdender Rohstoffe und wachsender Umweltprobleme leisten können. So könnte beispielsweise eine geplante teleologische Naturforschung größeren Nutzen für die Menschheit bringen. Der Autor bezweifelt jedoch, daß auf diese Weise grundlegende Entdeckungen gemacht werden. Es wäre von Nachteil für den Erkenntnisgewinn, wenn die Schwierigkeiten, denen die Forscher heute ausgesetzt sind, dazu führten, daß sie ihre Neugier unterdrückten. Übereinstimmend mit dieser Ansicht äußert auch Hans Blumenberg (* 1920), daß die positive Neugier, also die theoretische Einstellung in jeder Form, ein zentraler Antrieb der modernen Wissenschaft ist [2].

Odo Marquard (* 1936) spricht sogar von der Neugier als "Antriebstugend der modernen Wissenschaften" [13].

 

7. Naturwissenschaftliche Erkenntnisse und

ihr Einfluß auf die Gesellschaft

 

Mit dem Übergang vom Mittelalter zur Renaissance begannen sich aus den allumfassenden Wissenschaften die Naturwissenschaften als eigenständige Disziplin zu entwickeln.

Hierfür stehen Namen wie Albertus Magnus (1193-1280), Nikolaus von Kues (1401-1464), Nikolaus Kopernikus (1473-1543), Galileo Galilei (1564-1642), Johannes Kepler (1591-1643), Isaac Newton (1643-1727), Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) u. a. Albertus Magnus formulierte schon damals:

"Ein Grundsatz, der mit der Sinneswahrnehmung eines Experiments nicht übereinstimmt, ist kein Grundsatz. Die Erfahrung muß ihn beweisen. Ich muß den logischen Schluß als Beweis in der Naturwissenschaft ablehnen. Das Experiment allein gibt Gewißheit." (Abb. 2)

Dieser Grundsatz ist 350 Jahre später von Galileo Galilei wieder aufgegriffen und mit verstärkter Konsequenz vertreten worden. Trotz aller Bemühungen der jeweiligen Vertreter des Zeitgeistes, unbequeme und weltbildverändernde Erkenntnisse zu unterdrücken, sind viele von ihnen zur Grundlage aller Wissenschaften geworden.

Objektive Fakten und Erkenntnisse über die Natur und den Menschen entfalten eine Eigendynamik und lösen sich von dem, der sie ausgesprochen und zum Gesetz formuliert hat. Das gilt auch heute noch. Die Neugierde als Trieb zum Forschen und Denken läßt sich weder kanalisieren noch unterbinden.

Antoine Henri Becquerel (1852-1908), Marie Curie (1867-1934), Otto Hahn (1879-1968), Lise Meitner (1878-1968) und Fritz Straßmann (1902-1980), die in unermündlichem Pioniergeist die Geheimnisse über den Aufbau der Atomkerne, deren radioaktive Strahlung und der Kernspaltung gelüftet haben, konnten die positiven und die negativen Auswirkungen der Anwendung ihrer wissenschaftlichen Erkenntnisse allerdings nur ahnen (Abb. 7 und Abb. 9).

Deshalb müssen wissenschaftliche Erkenntnisse und deren Einfluß auf die geistige Haltung der Menschen auch verantwortet werden. Doch "wer" verantwortet hier "wem" gegenüber? [6, 8]. Die Verantwortung, ob alle naturwissenschaftlichen Forschungsergebnisse technisch umgesetzt werden sollen oder dürfen, fällt den Anwendern und Nutzern zu. Zu diesen zählen neben den Wissenschaftlern als Vorwarner, im gleichen Maße die Politiker, Wirtschaftler, Ingenieure, Anwendungswissenschaftler, die technische Projekte planen, finanzieren und durchsetzen, und nicht zuletzt jeder Mensch, der ein Verfahren und ein Produkt nutzen will.

Auch Johann Friedrich Miescher (1811-1887), ein Schweizer Pathologe, der 1869 in den Zellkernen die Desoxyribo-nucleinsäure (DNS) entdeckte, sowie Erwin Chargaff (* 1905 in Wien), der Anfang der fünfziger Jahre durch quantitative papierchromatische Methoden die Aminobasenpaare in der DNS nachwies und somit die Voraussetzungen für das von James Dewey Watson (* 1928) und Francis Harry Crick (* 1916) 1953 entworfene dreidimensionale Strukturmodell schuf, können nicht für einen möglichen Mißbrauch dieser Erkenntnisse in der angewandten Gentechnik verantwortlich gemacht werden (Abb. 9).

Damit gilt generell: Zwischen den Forschungsergebnissen, die zum Erkennen der Natur und des Menschen dienen, und deren nachfolgender technischer oder medizinischer Nutzung muß unterschieden werden.

Die Unseriösität der technischen Nutzung von wissenschaftlichen Erkenntnissen besteht häufig in ihrer voreiligen Anwendung, bevor sie zum gesicherten Wissen geworden ist.

Obwohl die Menschheitsgeschichte uns lehrt, daß der Mensch alles anwendet und benutzt, was er entdeckt und erfunden hat, hat die Technik einen Entwicklungsstand erreicht, der es nicht mehr zuläßt, sie ohne den Versuch einer Folgenabschätzung einzusetzen. Doch ist dies eine Gratwanderung zwischen kalkulierbarem Risiko und Technikängstlichkeit.

Die Entwicklung der Papierchromato-graphie im Jahre 1944 durch R. Consdens, A. H. Gordon, Archer Martin und Richard Synge zu einer eleganten und empfindlichen Trennungsmethode war ein kleiner, aber sehr bedeutender Schritt in der Analytik. In der Rangordnung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse werden solche Methoden nicht immer entsprechend ihrer Bedeutung gewürdigt.

Trotzdem revolutionierte die Papierchromatographie die gesamte Eiweiß- und Nucleinsäureanalytik, die uns Einblick in bis dahin verschlossene Lebensvorgänge gewährt. Wie schon erwähnt, gelang es Erwin Chargaff mittels chromatographischer Methoden nachzuweisen, daß die Aminobasenpaare Adenin/Thymin und Guanin/Cytosin in allen Desoxyribonucleinsäuren in äquimolaren Mengen vorliegen. Damit waren die Grundlagen für die Gentechnik gegeben. Sie sind selbst nicht ohne Einfluß auf Religion und Philosophie geblieben. Die Gentechnik hat die Diskussion um Ethik und Moral in Naturwissenschaft und Medizin neu belebt (Abb. 9).

Wissenschaften bemühen sich um das Erkennen und um das Wissen über die Dinge in der Welt und im Menschen. Die Wissenschaften von der Natur bedienen sich dabei objektivierbarer und reproduzierbarer Methoden. Chemie ist eine Disziplin unter den Naturwissenschaften, die zum Verständnis der Naturvorgänge im weitesten Sinne sehr viel beizutragen hat. Sie ist aber nicht nur eine erkenntnissuchende Wissenschaft, sondern sie hat uns auch Methoden gelehrt, wie man Stoffe charakterisiert, wie man Stoff- und Energieumwandlungen technisch beherrschen kann, um sie industriell im großen Maßstab zu nutzen. Die chemischen Arbeitsmethoden sind sehr weit gespannt. Sie reichen vom experimentellen Können bis zum Spekulieren über die Zusammensetzung von Stoffen und deren Umwandlung in der Natur. Das eine bedingt das andere. Die Verknüpfung erfolgt über die experimentellen Ergebnisse. Sie entscheiden über die Richtigkeit einer Hypothese und Spekulation

Erfolgreiches naturwissenschaftliches Arbeiten setzt ganz bestimmte Verhaltensweisen voraus [11]:

* Aufrichtigkeit und Aufgeschlossenheit

* Zuverlässigkeit

* Leistungsbereitschaft und Initiative

* Umsicht und Kritikfähigkeit auf dem Fundament vorhandener Erkenntnisse

* geistige Disziplin

* Selbstkritik

Wider besseres Wissen werden Konzessionen gegenüber politischen Strömungen oder tradierten Autoritäten – so zB. kirchlichen Lehrmeinungen – gemacht. Der Fall des Physikers Galileo Galilei (1564-1642), der seine belegbaren Theorien über die Ordnung der Planeten um die Sonne widerrufen mußte, ist allzu bekannt. Auch Mißbräuche naturwissenschaftlicher Erkenntnisse sind zu beklagen. Erinnert sei an die Theorie der Vererbungslehre nach dem Agrarbiologen Trofim Denissowitsch Lyssenko (1898-1976). Fußend auf den Arbeiten von Iwan Wladimirowitsch Mitschurin (1855-1935) folgerte er, daß die Entstehung neue biologischer Eigenschaften ausschließlich durch Umweltbedingungen gelenkt werden könne. Diese Theorie diente der marxistischen Soziologie unter Jossif Wissarionowitsch Stalin (1879-1953) als naturwissenschaftliche Grundlage, wonach durch entsprechende Milieueinwirkung die kommunistische Prägung der Menschen vererblich gemacht werden könnte. Sie wurde später widerrufen, hat aber in ihrer Zeit als ideologisches Dogma viel Unheil angerichtet.

Das Einhalten von bestimmten Verhaltensweisen naturwissenschaftlichen Arbeitens ist eine ständige Herausforderung an jede einzelne Fachkraft.

Daß gegen diese Verhaltensweisen zu oft verstoßen wird, dafür gibt es genügend Beispiele.

Wer ist der glaubwürdigere Wissenschaftler, Ingenieur oder welches Unternehmen ist das verantwortungsvollere gegenüber der Öffentlichkeit und Gesellschaft? Diese Frage wird in der Öffentlichkeit oft gestellt. Objektiv kann sie nicht beantwortet werden. Glaubwürdigkeit setzt Vertrauen voraus, das an bestimmte Arbeits- und Verhaltensweisen gebunden ist. Sie müssen immer wieder neu belebt, eingeübt und vorgelebt werden. Nur den Menschen, die den Kodex naturwissenschaftlichen Arbeitens akzeptieren, wird Glaub- würdigkeit und Akzeptanz von ihrer Umgebung zugestanden werden.

Die Pflege dieser Arbeitstugenden setzt allerdings ein bestimmtes Betriebsklima voraus, in dem sich ein auf gegenseitigem Respekt und Leistung beruhender Teamgeist entwickeln kann.

Das Arbeiten in diesem Sinne beginnt schon mit der korrekten Führung eines Labor- und Betriebsprotokolls durch Laboranten oder Facharbeiter. Darin müssen alle Vorkommnisse und Daten von Prozessen wahrheitsgetreu eingetragen, dargelegt und besprochen werden. Das bedingt allerdings ein offenes und vertrauensvolles Arbeitsklima, das frei von Pressionen ist; und zwar frei von Ängsten gegenüber der Hierarchie, in die jeder eingebunden ist. Zentralgesteuerte Hierarchiestrukturen sind der schlechteste Boden für eine fruchtbare und den Erfahrungsaustausch fördernde Zusam-menarbeit.

Eine wesentliche Aufgabe der naturwissenschaftlichen Ausbildung muß es daher sein, jungen Menschen die Verhaltensweisen naturwissenschaftlichen Arbeitens nahezubringen und sie in ihrer Selbstverantwortlichkeit bewußt zu machen.

 

8. Chemie als Bestandteil der allgemeinen Bildung

 

Naturwissenschaftliche Erkenntnisse sind nicht durch Mehrheitsbeschlüsse von Parlamentarien oder Bürgerinitiativen zu bewerten.

Sie können aber durch öffentliche Diskussionen besprochen und auf ihre Nutzen geprüft werden.

Die historische Entwicklung naturwissenschaftlichen Arbeitens lehrt uns, daß Experiment und Theorie zwei sich ergänzende Methoden sind. Beide bedingen sich und korrigieren einander. Experiment und Theorie sind unauflösbar miteinander verknüpft.

Dieser Maxime widerspricht nicht, daß einerseits Ludwig Boltzmann (1844-1906), Professor für theoretische Physik in Wien, gesagt hat: "Nichts ist so gut wie eine gute Theorie", und daß andererseits weder Albert Einstein (1879-1955), der Schöpfer der Relativitätstheorie, noch Werner Heisenberg (1901-1976), (Unschärferelation), sowie der Physiker und Naturphilosoph Carl Friedrich von Weizsäcker jemals ein Experiment zur Stützung ihrer Theorien ausgeführt haben [9].

Dagegen haben sie die durch Experimente in der Wissenschaft widersprüchlich bislang irritierende Fakten und Phänomene durch schlüssige Theorien erklärt, die dann später durch weitere andere Experimente erhärtet wurden [13].

Daß die Chemie nicht allein eine technische, sondern auch und vor allem eine theoretische Wissenschaft ist und mehr vermag, als nützliche Produkte für den menschlichen Bedarf zu synthetisieren und zu produzieren, sollte an Schulen und Hochschulen stärker betont und herausgestellt werden. Dann kann die Chemie als Naturwissenschaft anregend und beeinflussend auf Weltanschauung und Selbstverständnis wirken. Die Natur erkennen und verstehen, das ist ein wichtiger Beitrag der Chemie zur allgemeinen Bildung und sollte das wichtigste Ziel eines modernen Chemieunterrichts sein.

 

Vollrath Hopp ist Professor an der Universität Rostock, Fachbereich Chemie,

 

Literaturhinweise:

(1) Asimov, I. (1965), Kleine Geschichte der Chemie - Vom Feuerstein bis zur Kernspaltung, Wilhelm Goldmann Verlag, München

(2) Blumenberg, H. (1980)., Der Prozeß der theoretischen Neugierde, Suhrkamp-Verlag, Frankfurt am Main

(3) Dalton, J. (1808 - 1827), A new System of chemical philosophy, 3 Tle., Manchester; (deutsch, Berlin (1812 - 1813) Tl. 1 + 2)

(4) Descartes, R. (1628/29), Regulae ad irectionem ingenii, Oeuvres ed. Adam-Tannery, Bad. X, S. 349 - 488 (Lateinisch-deutsch, Hamburg 1973)

(5) Fischer, E. O. (1982), Naturwissenschaften im Wandel der Zeit, Naturwissenschaftliche Rundschau 35, S. 49 - 52

(6) Fischer, E. P. (1985), Die Kunst es nicht gewesen zu sein - über die Verantwortung der Naturwissenschaftler in der Öffentlichkeit, in Mannheimer Forum 94/95, Boehringer Mannheim GmbH, S. 237 - 257, Mannheim-Piper Verlag GmbH u. Co. KG, München

(7) Galtung, J. (1978), Methodologie und Ideologie, Suhrkamp-Verlag, Frankfurt am Main

(8) Hellbardt, G. (1990), Technik und Verantwortung, IMB Nachrichten Jg. 40, Heft 301, S. 15 - 23

(9) Heisenberg, W. (1980), Wandlungen in den Grundlagen der Naturwissenschaften, S. Hirzel Verlag, Stuttgart

(10) Jaenicke, L. (1980), Der Forscher und die Neugier, Naturwissenschaftliche Rundschau 33, S. 413 - 417

(11) Röd, W. ( ), Geschichte der Philosophie, Bd. I, S. 30 - 36, 37 - 44, 45 - 49.

(12) Simon, G. (1980), Praxis Schriftenreihe Chemie, Bd. 35, Kleine Geschichte der Chemie, S. 29 - 36, Aulis Verlag Deubner u. Co. KG, Köln

(13) Ströcker, E. (1982). Theoriewandel in der Wissenschaftsgeschichte, S. 45 - 56, Vittorio Klostermann, Frankfurt am Main

(14) Strube, W. (1981), Der historische Weg der Chemie, Bd. II, S. 17 - 21, VEB, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig

(15) Klein, U. (1991), Robert Boyle - Der Begründer der neuzeitlichen Chemie, S. 63 - 106, in Philosophia Naturalis, Jg. 31, Vittorio Klostermann, Frankfurt am Main

(16) Marquard, O. (1984), Neugier als Wissenschaftsantrieb oder die Entlassung von der Unfehlbarkeitspflicht in Ethik der Wissenschaften, S. 15 - 26, Hrsg. Lenk, H., Staudinger, H. u. Ströker, E., Wilhelm Fink Verlag/Verlag Ferdinand Schöningh, München - Paderborn - Wien - Zürich

(17)

(18)

(19) Jentzsch, U., Vortrag auf dem Kongreß "Initiative Gymnasium/Wirtschaft", am 18.05.88 in Köln

(20) Philosophische Perspektiven der Chemie, 1. Erlenmeyer-Kolloquium der Philoophie der Chemie, Hrsg. Janich, P. (1993), Wissenschaftsverlag Mannheim, Leipzig, Wien, Zürich

(21) Ströker, E. (1967), Denkwege der Chemie - Elemente ihrer Wissenschaftstheorie, S. 27 - 32, Verlag Karl Alber, Freiburg i. Br. - München

 

 

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