Wissenschaftliche Beweise sind ein Mythos

Sie haben von unseren größten wissenschaftlichen Theorien gehört: der Evolutionstheorie, der Urknalltheorie, der Gravitationstheorie. Sie haben auch vom Konzept eines Beweises gehört und von der Behauptung, dass bestimmte Beweise die Gültigkeit dieser Theorien beweisen. Fossilien, genetische Vererbung und DNA beweisen die Evolutionstheorie. Die Hubble-Expansion des Universums, die Entwicklung von Sternen, Galaxien und schweren Elementen und die Existenz des kosmischen Mikrowellenhintergrunds beweisen die Urknalltheorie. Und fallende Gegenstände, GPS-Uhren, Planetenbewegungen und die Ablenkung des Sternenlichts beweisen die Theorie der Schwerkraft.

Außer das ist eine komplette Lüge. Während sie sehr starke Beweise für diese Theorien liefern, sind sie kein Beweis. In der Tat, wenn es um Wissenschaft geht, ist es unmöglich, etwas zu beweisen.

Die Realität ist ein komplizierter Ort. Alles, was wir empirisch leiten müssen, sind die Größen, die wir messen und beobachten können. Selbst dann sind diese Größen nur so gut wie die Werkzeuge und Geräte, mit denen wir diese Beobachtungen und Messungen durchführen. Entfernungen und Größen sind nur so gut wie die Messstäbe, zu denen Sie Zugang haben; Helligkeitsmessungen sind nur so gut wie Ihre Fähigkeit, Photonen zu zählen und zu quantifizieren; Selbst die Zeit selbst ist nur so gut bekannt wie die Uhr, die Sie messen müssen. Egal wie gut unsere Messungen und Beobachtungen sind, es gibt eine Grenze, wie gut sie sind.

Wir können auch nicht alles beobachten oder messen. Selbst wenn das Universum nicht den fundamentalen Quantenregeln unterworfen wäre, die es regeln, zusammen mit all seiner inhärenten Unsicherheit, wäre es nicht möglich, jeden Zustand jedes Teilchens unter jeder Bedingung zu messen. Irgendwann müssen wir extrapolieren. Das ist unglaublich mächtig und unglaublich nützlich, aber es ist auch unglaublich einschränkend.

Um ein Modell zu entwickeln, das vorhersagen kann, was unter verschiedenen Bedingungen passieren wird, müssen wir einige Dinge verstehen.

1. Was wir messen können und mit welcher Genauigkeit.
2. Was bisher unter bestimmten Anfangsbedingungen gemessen wurde.
3. Welche Gesetze gelten für diese Phänomene, d.h. Welche beobachteten Beziehungen bestehen zwischen bestimmten Größen.
4. Und was die Grenzen für die Dinge sind, die wir derzeit wissen.

Wenn Sie diese Dinge verstehen, haben Sie die richtigen Zutaten, um eine wissenschaftliche Theorie zu formulieren: einen Rahmen, um zu erklären, was wir bereits wissen, und um vorherzusagen, was unter neuen, ungeprüften Umständen passieren wird.

Unsere besten Theorien, wie die oben erwähnte Evolutionstheorie, die Urknalltheorie und Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, decken alle diese Grundlagen ab. Sie haben einen zugrunde liegenden quantitativen Rahmen, der es uns ermöglicht, vorherzusagen, was unter einer Vielzahl von Situationen passieren wird, und diese Vorhersagen dann empirisch zu testen. Bisher haben sich diese Theorien als eminent gültig erwiesen. Wo ihre Vorhersagen durch mathematische Ausdrücke beschrieben werden können, können wir nicht nur sagen, was passieren soll, sondern um wie viel. Insbesondere für diese Theorien waren unter anderem Messungen und Beobachtungen, die durchgeführt wurden, um diese Theorien zu testen, äußerst erfolgreich.

Aber so valide das ist — und so mächtig es ist, Alternativen zu fälschen – es ist völlig unmöglich, etwas in der Wissenschaft zu beweisen.

In der Wissenschaft ist der Prozess im besten Fall sehr ähnlich, jedoch mit einer Einschränkung: Sie wissen nie, wann Ihre Postulate, Regeln oder logischen Schritte plötzlich aufhören werden, das Universum zu beschreiben. Sie wissen nie, wann Ihre Annahmen plötzlich ungültig werden. Und Sie wissen nie, ob die Regeln, die Sie erfolgreich für die Situationen A, B und C angewendet haben, erfolgreich für die Situation D gelten.

Es ist ein Glaubenssprung anzunehmen, dass dies der Fall ist, und obwohl dies oft gute Glaubenssprünge sind, können Sie nicht beweisen, dass diese Sprünge immer gültig sind. Wenn sich die Naturgesetze im Laufe der Zeit ändern oder sich unter verschiedenen Bedingungen oder in verschiedenen Richtungen oder an verschiedenen Orten unterschiedlich verhalten oder nicht auf das System anwendbar sind, mit dem Sie es zu tun haben, sind Ihre Vorhersagen falsch. Und deshalb ist alles, was wir in der Wissenschaft tun, egal wie gut es getestet wird, immer vorläufig.

Selbst in der theoretischen Physik, der mathematischsten aller Wissenschaften, stehen unsere „Beweise“ nicht auf ganz festem Boden. Wenn die Annahmen, die wir über die zugrunde liegende physikalische Theorie (oder ihre mathematische Struktur) machen, nicht mehr zutreffen — wenn wir den Gültigkeitsbereich der Theorie verlassen —, „beweisen“ wir etwas, das sich als nicht wahr herausstellt. Wenn Ihnen jemand sagt, dass eine wissenschaftliche Theorie bewiesen wurde, sollten Sie fragen, was sie damit meinen. Normalerweise meinen sie „sie haben sich davon überzeugt, dass diese Sache wahr ist“, oder sie haben überwältigende Beweise dafür, dass eine bestimmte Idee in einem bestimmten Bereich gültig ist. Aber nichts in der Wissenschaft kann jemals wirklich bewiesen werden. Es unterliegt immer einer Revision.

Das bedeutet nicht, dass es unmöglich ist, überhaupt etwas zu wissen. Im Gegenteil, in vielerlei Hinsicht ist wissenschaftliches Wissen das „realste“ Wissen, das wir über die Welt gewinnen können. Aber in der Wissenschaft wird nichts jemals zweifelsfrei bewiesen. Wie Einstein selbst einmal sagte:

Der wissenschaftliche Theoretiker ist nicht zu beneiden. Denn die Natur, genauer gesagt das Experiment, ist ein unerbittlicher und nicht sehr freundlicher Richter seiner Arbeit. Es sagt nie „Ja“ zu einer Theorie. In den günstigsten Fällen heißt es „Vielleicht“ und in den allermeisten Fällen einfach „Nein.“ Wenn ein Experiment mit einer Theorie übereinstimmt, bedeutet es für diese „Vielleicht“, und wenn es nicht übereinstimmt, bedeutet es „Nein.“ Wahrscheinlich wird jede Theorie eines Tages ihr „Nein“erfahren – die meisten Theorien bald nach der Empfängnis.

Versuche also nicht, Dinge zu beweisen; versuche dich selbst zu überzeugen. Und sei dein eigener schärfster Kritiker und dein eigener größter Skeptiker. Jede wissenschaftliche Theorie wird eines Tages scheitern, und wenn sie es tut, wird das eine neue Ära der wissenschaftlichen Untersuchung und Entdeckung einläuten. Und von allen wissenschaftlichen Theorien, die wir jemals entwickelt haben, gelingen die besten über die längste Zeit und über die größtmöglichen Bereiche. In gewissem Sinne ist es besser als ein Beweis: Es ist die korrekteste Beschreibung der physischen Welt, die sich die Menschheit jemals vorgestellt hat.