Leseprobe zum Titel: Hermann von Helmholtz

Michael Ruoff
Hermann von Helmholtz
Wilhelm Fink
Inhalt
Einleitung
Helmholtz im Profil
1
2
3
4
5
Im Ursprung der Moderne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Physiologie und Physik im 19. Jahrhundert. . . . . . . . . . . . . . .
Sinnesphysiologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Empirische Wahrnehmungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Moderne Erkenntnistheorie?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
35
45
57
73
Serviceteil
Kurzbiographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Zeittafel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Verwendete Abkürzungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Anmerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Personenregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Helmholtz im Profil
1
Im Ursprung der Moderne
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Die empirische Wahrnehmungstheorie im Handbuch der Physiologischen Optik stellt ein wissenschaftliches Dokument mit Langzeitwirkung dar. Die von Helmholtz abgeleiteten Schlussfolgerungen
treffen in das Zentrum der Problematik moderner Forschungen.
Konzeptionell lässt sich der Physiologe und Arzt Helmholtz nicht nur
als Pionier der Biophysik verorten, sondern er entwickelt bereits im
19. Jahrhundert Fragestellungen, die nichts an Aktualität eingebüßt
haben, obwohl sich das betreffende Fachwissen präzisiert hat und
exponentiell gewachsen ist. Der folgende Abschnitt referiert seine
Leistungen im Zusammenhang mit der Geschichte der Kognitionswissenschaften, der kybernetischen Verhaltensanalyse und der Neurophysiologie. Für die Kognitionswissenschaften liefert Helmholtz
mit seiner Lerntheorie ein Grundmodell, das sich deutlich von einer
einfachen Reflexlehre unterscheidet. In der Neurophysiologie gehört
er in eine konzeptionelle Linie, die sich von der Assoziationspsychologie über die Biophysik bis zu den neuronalen Netzen erstreckt.
nnnnn
Die Frage der Aktualität im Fall Helmholtz zu stellen, erfordert eine
sorgfältige Differenzierung, lässt sich für das Universalgenie doch eine
sinnesphysiologische, physikalische, soziologische und wahrnehmungstheoretische Wirkungsgeschichte unterscheiden. Auf dem Gebiet der
Sinnesphysiologie gilt er in der Akustik, der Farbwahrnehmung und der
physiologischen Optik als unumstrittener Vordenker der Moderne.
Seine gesellschaftliche Wirkung ergibt sich aus der institutionalisierten Physiologie, die den arbeitenden Körper gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu einem wissenschaftlichen Forschungsobjekt macht. Der
Helmholtzianismus des arbeitenden Körpers, der letztlich in die europäische Arbeitswissenschaft einmündet und Verbindungen zur innerbe-
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Helmholtz im Profil
trieblichen Rationalisierung des Taylorismus aufweist, gehört in das
Umfeld selbstdisziplinierender Maßnahmen des Bürgertums in der aufstrebenden Ökonomie dieser Jahre. Die Pionierarbeiten der Physiologie
über Arbeitskraft definieren neben der Ökonomie die human produktive
Seite der Arbeitsgesellschaft. Anson Rabinbach hat diese sozialen und
arbeitswissenschaftlichen Wirkungen einer physikalischen Kraftdefinition in der Physiologie unter dem Titel Der Motor Mensch2 beschrieben.
Seine Arbeit zählt zu den wichtigsten Studien über die gesellschaftlichen
Auswirkungen der Physiologie.
In der Physik gehören die allgemeine Fassung des Satzes über die
Energieerhaltung, die damals unter der Bezeichnung Krafterhaltung
kursiert, der Helmholtzresonator und zahlreiche theoretische Arbeiten
zum Kanon der Grundlagen. Die sinnesphysiologischen und wahrnehmungstheoretischen Studien verdienen aus drei Gründen besondere
Aufmerksamkeit. Erstens zeichnet sich hier die Schnittstelle zu den konzeptionellen Grundfragen der Neurophysiologie ab. Zweitens gewinnt
dieser Ansatz durch seine Bezüge zur kognitionswissenschaftlichen Entwicklung an Relevanz. Drittens weist die Lerntheorie der empirischen
Wahrnehmungstheorie Verwandtschaft mit der kybernetischen Verhaltensanalyse auf.
Kognitionswissenschaftliche Bezüge
Die organische Physik des 19. Jahrhunderts entwickelt sich im Umfeld
der Pionierleistungen einer Gründerzeit, in der sich auch die reine Fachrichtung der Physik an den Hochschulen erst mit eigenständigen Forschungseinrichtungen etabliert. Anfänglich halten vor allem Ärzte und
Mathematiker die einschlägigen Vorlesungen. Die organische Physik
vertritt in ihren Anfangsjahren den Anspruch einer messenden Physiologie, die zu den naturphilosophischen Erklärungsansätzen in einem
klaren, wenn auch nicht immer benannten, Widerspruch steht.
Was auf der einen Seite eine wohl begründete Front gegen ältere
philosophische Erklärungsansprüche eröffnet, das verlangt umgekehrt
die Korrektur vertrauter erkenntnistheoretischer Ansätze. Die neurophysiologische Problemstellung, die Helmholtz im berühmten Handbuch der Physiologischen Optik entwickelt, stellt das Gehirn als ein Organ
dar, dass seine sinnesphysiologischen Daten nur als Zeichen empfängt
und einer umfangreichen Interpretation unterzieht. Was Kant als Bedingung der Möglichkeit von Erkenntnis umschreibt und als Kategorien-
1. Im Ursprung der Moderne
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system des transzendentalen Subjekts erfasst, das bestätigt die Anwendung der Physik auf die Sinne: Hinter der physikalisch vermessenen
Oberfläche der sinnlichen Rezeptoren stellt sich mit dem Gehirn die
eigentliche Aufgabe der Zukunft. Die Physik, so der Schluss, den Helmholtz aus den eigenen Forschungsergebnissen ziehen muss, kann die
anstehenden Probleme nicht allein lösen. Die Seite der interpretatorischen Leistungen des Gehirns erzwingt ein Zugeständnis: Die Psychologie spielt eine weitaus größere Rolle, als sie ihr die organische Physik
zunächst zugestanden hatte.
Die sich damals abzeichnende Interdisziplinarität ist mittlerweile
durch die Geschichte glänzend bestätigt worden. Die verschiedensten
Fachrichtungen bemühen sich um die Sprache, die Wahrnehmung, das
Problem des Bewusstseins und die intellektuellen Leistungen des Gehirns. Die Aktualität der helmholtzschen Überlegungen lässt sich durch
diese Geschichte der Wissenschaften vom Denken verfolgen.
Die Schlüsse aus dem Handbuch der Physiologischen Optik stützen
sich auf physiologische Messungen an den Sinnesorganen, die zu einer
radikalen Feststellung führen: Der Mensch nimmt seine Umgebung
nicht direkt wahr.
Merksatz
Die Sinnesorgane erzeugen auf den Nervenbahnen nur Zeichen, die
das Gehirn erst interpretieren muss.
Bei Helmholtz beschränkt sich diese Feststellung noch auf die visuelle
und akustische Wahrnehmung. Spätere Lehrbücher versuchen das Verhältnis zwischen der Interpretationsleistung und dem, was die Zeichen
der Sinne an Informationen beinhalten, genauer abzuschätzen. Da es
sich um Abschätzungen handelt, ist das Zahlenmaterial mit gebotener
Vorsicht zu behandeln, zumal die Beurteilung auf der Basis spezieller
Leistungen erfolgt. Unter den genannten Vorbehalten ergibt sich zwischen den Informationen des visuellen oder des akustischen Sinnes und
der Interpretation durch das Gehirn ein Verhältnis von mehreren Zehnerpotenzen.3 Diese Differenzen belegen, in welchem Verhältnis die direkte sinnliche Information zu Gunsten der zentralnervösen Verarbeitung stehen. Wir sind auf unsere Sinne angewiesen, aber die mentale
Verarbeitung der Information durch das Gehirn nimmt den weitaus
größten Teil unserer Aktivitäten ein. Die Entwicklung von Helmholtz bis
zu einer exakteren Erfassung des Verhältnisses von Interpretation und
14
Helmholtz im Profil
Zeichen verläuft wissenschaftsgeschichtlich allerdings nicht linear. Nach
Helmholtz findet in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts aus heutiger
Sicht sogar ein Rückschritt statt.
Behavioristen, wie Iwan Pawlow, Burrhus Frederic Skinner oder Joan
Broadus Watson diktieren ab der Jahrhundertwende das Geschehen
durch die Berufung auf absolute Sachverhalte. Ein von der Umwelt bestimmtes Verhalten steht im Mittelpunkt ihrer Theorie, die durch Konditionierung und Verstärkung die Lernvorgänge geistig begabter Wesen
erklären will und dabei vollkommenen Verzicht auf mentale Phänomene
predigt. Ausschlaggebend, so die Behavioristen, sei allein das Verhalten,
nicht aber ein unmöglich zu beobachtendes Denken. Die Behavioristen
blenden einfach aus, was nach Helmholtz als psychologisches Kernproblem gilt: Wie kann man einen Geist, ein Denken als zentrale Instanz
beobachten, wenn sich doch nur indirekte Äußerungen von dessen Aktivitäten feststellen lassen? Der Behaviorismus erschöpft sich darin, das
mentale Zwischenstück zwischen wahrgenommener Umwelt und dem
resultierenden Verhalten aus der Forschung zu verbannen. Die Radikalität dieser Maßnahme lässt sich unter anderem dadurch erklären, dass
zuvor zahlreiche Versuche unternommen worden waren, den Geist auf
introspektivem Weg zu untersuchen, was methodisch mit dem hohen
Risiko subjektiver Sichtweisen verbunden bleibt. Die introspektive Herangehensweise erzwingt die Selbstbeobachtung: Der Beobachter agiert
als Beobachter seiner selbst, womit eine neutrale Beschreibung von Phänomenen nicht gewährleistet werden kann.
Ab den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts tauchen Disziplinen wie
die Nachrichtentheorie und die Kybernetik auf, die neue Sichtweisen
eröffnen. 1948 findet im California Institute of Technology eine Tagung
zu dem Problem zerebraler Mechanismen statt, die Geschichte schreiben
wird.4 Die Konferenz von Hixon stellt die jahrzehntelange Vormachtstellung des Behaviorismus in Frage und sorgt in den kommenden Jahren
für dessen vollkommene Marginalisierung. Sie bewirkt, dass unbefangen
von mentalen Repräsentationen wie Ideen, Vorstellungsbildern oder
sprachlichen Konstrukten gesprochen werden kann. Das »Unsichtbare
und Psychologische« hinter den helmholtzschen Zeichen der Sinne kehrt
in den wissenschaftlichen Diskurs zurück, aus dem es das vordergründige und beobachtbare Verhalten von Ratten in den Laborlabyrinthen
der Behavioristen verdrängt hatte. Bei der Ablösung der behavioristischen Schulmeinung spielt außerdem eine Maschine eine wichtige Rolle: An die Stelle des direkt nur beschränkt zugänglichen Gehirns tritt mit
den ersten Elektronenrechnern eine viel versprechende technische Ana-
1. Im Ursprung der Moderne
15
logie, die Modelle und Simulationen des Denkens in greifbare Nähe zu
rücken scheint.
Das Faszinosum eines künstlichen Modells des Denkens in der Folgezeit von Hixon lässt sich darauf zurückführen, dass mit dem Elektronenrechner eine Maschine aufgetaucht war, die – wie der Mathematiker
Alan Turing sehr viel früher (1936) bewiesen hatte – im Prinzip jede
Berechnung ausführen konnte. Wenn der Geist rationaler Natur ist, dann
müsste er sich auch auf einer derartigen Maschine zumindest in Teilen
nachbilden lassen. Darüber hinaus argumentierte Turing mit einem Imitationsspiel. Dabei imitiert ein Rechner eine Person in einem Dialog.
Wenn die Maschine die Person vollwertig ersetzt, dann wird der Dialog
so ablaufen, als ob eine wirkliche Person an ihrer Stelle antwortet. Turing
umgeht damit folgendes Problem: Man muss mentale oder psychische
Zustände, wie sie Helmholtz noch genannt hatte, nicht genau nachbilden. Es genügt, wenn sich die Maschine wie das fragliche Zentralnervensystem verhält.5 An die Stelle einer identischen Struktur tritt das richtige
Programm. Allerdings ist damit für das Helmholtzproblem nichts gewonnen. Der Programmierer der betreffenden Maschine müsste als Voraussetzung detaillierte Kenntnisse über die psychischen Zustände und
die Interpretation der Zeichen durch das Gehirn besitzen. Das Ziel der
erfolgreichen Modellierung wäre zugleich die Konstruktionsvoraussetzung. Genau diese Bedingung lässt sich nicht erfüllen, und der Konstrukteur des Modells muss deshalb sein Ergebnis mit dem Verhalten des
Originals vergleichen, wie es das Imitationsspiel beschreibt.
Einer der berühmtesten Referenten in Hixon, der Mathematiker John
von Neumann, schränkt das Maschinenmodell insofern ein, als er ausdrücklich erklärt, dass lebende Organismen »in der Regel viel komplizierter und subtiler aufgebaut« sind und sich »deshalb in ihrem Gefüge
viel schwerer verstehen [lassen] als künstliche Automaten«. Verglichen
mit der Euphorie, die das 20. Jahrhundert der künstlichen Intelligenz
noch entgegenbringen wird, muss man von Neumann besonderen Weitblick zubilligen, denn er spricht von der Reizfortleitung im Nervensystem als »einer Folge neuraler Impulse, d.h. in digitaler Art,« aber er bestätigt in einem Atemzug, dass »nicht einmal das Neuron, genau
genommen, ein digitales Organ ist«.6 Mittlerweile ist seine Prognose zu
einer unumstößlichen Gewissheit geworden: Die Gehirnarchitektur lässt
sich nicht mit der klassischen Struktur des Rechners vergleichen.
Die gegenwärtige Ernüchterung gegenüber den starken Versionen der
künstlichen Intelligenz ändert nichts daran, dass der Computer ein sehr
mächtiges Instrument sein kann, wenn es darum geht, komplexe Ideen
Personenregister
Aldindi, Giovanni (1762–1834) 39
Bain, Alexander (1818–1903) 33
Bacon, Francis (1561–1626) 37
Békésy, Georg von (1899–1972) 55
Berger, Hans (1873–1941) 28
Bichat, François (1771–1802) 38
Biot, Jean Baptiste (1774–1862) 101
Bloomfield, Leonard (1887–1949) 21
Bolyai, János (1802–1860) 83
Bowman, William (1816–1892) 26
Breidbach, Olaf (geb. 1957) 29
Brown, Thomas (1778–1820) 29
Brücke, Ernst (1819–1892) 41, 88, 90
Bunsen, Robert Wilhelm (1811–1899)
89, 91
Byron, George Gordon Noel (1788–
1824) 87
Cassirer, Ernst (1874–1945) 65, 103
Caton, Richard (1842–1926) 28
Chomsky, Noam (geb. 1928) 21
Chladni, Ernst Florens Friedrich
(1756–1827) 52
Darwin, Charles Robert (1809–1882)
25, 98
Descartes, René (1596–1650) 38, 48,
49
Du Bois-Reymond, Emil Heinrich
(1818–1896) 27, 28, 41, 42, 45, 50,
58, 87, 88, 89, 90, 91, 98
Eccles, John Carew (1903–1997) 28
Ehrenberg, Christian Gottfried (1795–
1876) 27, 46, 87
Ehrlich, Paul (1854–1915) 99
Einstein, Albert (1879–1955 7, 8, 73,
84, 85, 86
Exner, Sigmund (1846–1926) 26, 31,
32, 34
Fichte, Johann Gottlieb (1762–1814)
42
Fechner, Gustav Theodor (1801–1887)
101
Flourens, Jean Pierre Marie(1794–
1867) 28, 39
Fodor, Jerry (geb. 1935) 21
Foucault, Michel (1926–1984) 70
Freud, Sigmund (1856–1939) 38
Galen (129–199) 25
Galvani, Luigi (1737–1798) 27, 39
Gall, Franz Joseph (1758–1828) 28, 40
Gauß, Carl Friedrich (1777–1855) 83
Goethe, Johann Wolfgang von (1749–
1832) 18, 40, 87
Hall, Marshall (1790–1857) 26, 32
Haller, Albrecht von (1708–1777) 28,
39
Halske, Johannes Georg (1814–1890)
41, 42, 88, 90
Hartley, David (1705–1757) 29, 32
Hebb, Donald (1904–1985) 26, 33, 34
Hegel, Georg Wilhelm Friedrich
(1770–1831) 87
Helmholtz, Ludwig Ferdinand Hermann von (1821–1894) 7, 8, 11–14,
16, 17, 19, 20–32, 34, 36–39, 41–55,
57–61, 63–66, 68–80, 82, 84–89, 91,
93, 94, 98, 102, 103
Helmholtz, August Ferdinand Julius
(1792–1859) 90
Hobbes, Thomas (1588–1679) 29
Holst, Erich Walter von (1908–1962)
17
Homer (ca. 8. Jhd. v. Chr.) 87
Humboldt, Alexander von (1769–
1859) 39, 40, 88, 91
Personenregister
Hume, David (1711–1776) 64
James, William (1842–1910) 34
Jolly, Phillip von (1809–1884) 76, 77
Kant, Immanuel (1724–1804) 17, 39,
42, 48, 57, 62, 69, 73, 77, 78, 82, 87,
90, 102
Kepler, Johannes (1571–1630) 48
Kirchoff, Gustav Robert (1824–1887)
89
Koenigsberger, Leo (1837–1921) 37
Kohlrausch, Friedrich Wilhelm (1840–
1910) 37
LaMettrie, Julien Offray De (1709–
1751) 38
Lambert, Johann H. (1728–1777) 83
Leibniz, Gottfried Wilhelm (1646–
1714) 38
Lie, Sophus (1842–1899) 85
Liebig, Justus von (1803–1873) 46
Lobatschewski, Nikolaj (1792–1856)
83
Locke, John (1632–1704) 29
Lotze, Rudolf Hermann (1817–1881)
93
McCulloch, Warren (1898–1969) 34
Marr, David (1945–1980) 21, 22, 68
Magnus, Gustav Heinrich (1802–1870)
36, 41, 89, 90
Mayer, Robert (1814–1878) 46
Maxwell James Clerk (1831–1879) 45,
51
Meynert, Theodor (1833–1892) 32,
38
Mill, James (1773–1836) 29, 30
Mill, John Stuart (1806–1873) 17, 29,
30, 31, 32, 42, 63
Minsky, Marvin (geb. 1927) 34
Mohl, Anna von (1834–1899) 91
Müller, Johannes (1801–1858) 26, 27,
38, 39, 40, 41, 53, 87, 88, 90, 92, 93
107
Müller-Lyer, Franz Carl (1857–1916)
67
Neumann, John von (1907–1957) 15
Ohm, Georg Simon (1789–1854) 52
Papert, Seymour (geb. 1928) 34
Pawlow, Iwan (1849–1936) 14, 26
Penne, Caroline (1797–1854) 90
Piaget, Jean (1896–1980) 68, 104
Pitts, Walter (1923–1969) 34
Planck, Max (1858–1947) 76
Priestley, Joseph (1733–1804) 35
Rabinbach, Anson (geb. 1945) 12
Ramón y Cajal, Santiago (1852–1934)
26, 34
Riemann, Bernhard (1826–1866) 73,
83, 84, 85
Ritter, Wilhelm (1776–1810) 39
Rosenblatt, Frank (1928–1969) 34
Roth, Gerhard (geb. 1942) 24
Rumelhart, David (geb. 1942) 34
Salutati, Collucio (1331–1406) 99
Sapir, Edward (1884–1939) 21
Schelling, Friedrich Wilhelm J. (1775–
1854) 39, 40, 90
Schleiden, Matthias (1804–1881) 27,
38
Schmidt, Siegfried (geb. 1940) 24
Schopenhauer, Arthur (1788–1860)
59
Schwann, Theodor (1810–1882) 26,
27, 38, 41
Seebeck, August (1805–1849) 52
Shannon, Claude (1916–2001) 18
Siemens, Werner (1816–1896) 37, 41,
42, 88, 90
Singer, Wolf (geb. 1943) 24
Skinner, Burrhus Frederic (1904–1990)
14
Stahl, Georg Ernst (1659–1734) 39,
94
108
Personenregister
Todd, Robert Bentley (1809–1860) 26
Turing, Alan (1912–1954)
15
Vauçanson, Jacques (1709–1782) 38
Velten, Olga von (1827–1859) 91
Volta, Alessandro (1745–1827) 39
Waldeyer, Heinrich von (1836–1921)
26
Watson, Joan Broadus (1878–1958)
14
Weaver, Warren (1894–1978) 18
Weber, Ernst Heinrich (1795–1878)
101
Whorf, Benjamin (1897–1949) 21
Wiener, Norbert (1894–1964) 16, 17,
19
Wundt, Wilhelm (1832–1920) 33, 34
Young, Thomas (1773–1829) 45, 51