Was ist ein wissenschaftliches Modell? 1

Prof. Dr.-Ing. Werner Gitt, Braunschweig

In diesem Buch wird mehrfach von Modellen gesprochen. Daher ist es für den

wissenschaftlich interessierten Leser sicher hilfreich, ein paar grundsätzliche

Gedanken über Modelle zu erhalten. Die Einführung von wissenschaftlichen Modellen

ist immer dann geboten, wenn es gilt, komplizierte Sachverhalte einfacher

darzustellen oder bekanntes und unbekanntes Teilwissen modellhaft

zusammenzufügen.

Geht es darum, den freien Fall unter idealisierten Bedingungen zu beschreiben, dann

gelingt das bereits mit einer einfachen Formel. Versucht man sich jedoch eine

Vorstellung vom Aufbau der Atome, besonders von der Struktur der Atomhülle zu

verschaffen, dann ist dies wegen der Komplexität des Atombaus nicht so leicht

möglich, wie die historische Entwicklung gezeigt hat. Bis zum Jahr 1897, dem Jahr

der Entdeckung des Elektrons, wurden Atome als homogene, vollkommen elastische

Kugeln ohne innere Struktur (Daltonsches Atommodell) dargestellt. Dieses Modell

wurde durch das Thomsonsche Atommodell abgelöst. Weitere Erkenntnisse führten

dann zum Rutherfordschen Atommodell und 1913 zum Bohrschen Atommodell,

indem Bohr die Plancksche Quantentheorie auf das Atommodell von Rutherford

anwendete. Das spätere Bohr-Sommerfeldsche Atommodell berücksichtigte auch

relativistische Effekte. Die heutigen quantenmechanischen Atommodelle beruhen

nicht mehr auf anschaulichen Analogien zu makroskopischen Systemen (z.B.

Schalenmodell des Atoms, Thomas-Fermi-Modell).

Diese kurze historische Schilderung bezüglich der Atommodelle lehrt uns Folgendes:

• Es gibt Aussagen in der Wissenschaft, die gar nicht anders darstellbar sind als in

Form von Modellen.

• Modelle sind nie als absolut und endgültig anzusehen.

• Durch fortschreitende Erkenntnisse werden Modelle erweitert und verbessert. Da

bei jedem Modell Annahmen gemacht werden müssen, kann es sich in der

weiteren Entwicklung zeigen, dass die ursprünglichen nicht mehr haltbar und

durch besser gesicherte zu ersetzen sind.

Drei Arten von Modellen sind grundsätzlich zu unterscheiden:

Modellart 1: Es gibt zwar hinreichende Kenntnis über einen realen Prozess, aber

eine einfachere Darstellung wird gewünscht: In Physik und Technik können häufig

aufgrund der bekannten Naturgesetze alle Gleichungen formuliert werden, um z. B.

den zeitlichen Ablauf eines dynamischen Vorgangs zu beschreiben. Oft sind die sich

so ergebenden Formeln aber analytisch nicht mehr lösbar und derart kompliziert,

dass ihr praktischer Gebrauch an der Handhabbarkeit scheitert. In solchen Fällen ist

es zweckmäßig, den Prozess durch geeignete Näherungen darzustellen. Wir haben

es dann statt mit der exakt beschriebenen Wirklichkeit nur noch mit einem Modell zu

1 Dieser Beitrag von Werner Gitt ist dem Anhang des Buches “Fragen an den Anfang – Die Logik der Schöpfung”

von Don Batten (Hrsg), Ken Ham, Jonathan Sarfati und Carl Wieland, Christliche Literatur-Verbreitung e.V.

Bielefeld, 1. Auflage 2001, entnommen.

Der Artikel erschien außerdem in der Zeitschrift “Bibel und Gemeinde”, 2004

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tun. So vereinfacht sich z.B. die Schwingungsgleichung für ein Pendel erheblich,

wenn man nur kleine Winkelausschläge betrachtet.

Modellart 2: Mehrere Zusammenhänge eines Vorgangs sind bekannt, aber das

Gesamtwissen bleibt dennoch begrenzt: In den operationalen Wissenschaften

(Definition siehe Kapitel 1, Fußnote Nr. 23) können Experimente und Beobachtungen

ständig wiederholt werden und durch Verbesserung der Instrumente und

Auswertemethoden neue Erkenntnisse hinzukommen. Die vorhandenen Kenntnisse

über den betrachteten Sachverhalt bleiben dennoch oft so begrenzt, dass es nicht

möglich ist, sich ein vollständiges und in sich abgeschlossenes Bild von der Realität

zu machen. Hier helfen Modelle, die die bereits bekannten Fakten integrieren. Treten

im Rahmen weiterer Forschung neue Aspekte auf, die von dem alten Modell nicht

beschrieben wurden, dann muss ein neues Modell entworfen werden. Bei den

Modellen der 2. Art können zwar exakte Berechnungen mit Hilfe von Naturgesetzen

ausgeführt werden, dennoch kann es sein, dass zur Zeit noch unbekannte

Teilaspekte (z.B. Anfangs- und Randbedingungen) nicht erfasst werden. Das oben

geschilderte Atommodell ist ein typisches Beispiel für Modelle dieser Art. Ein für

Schöpfungswissenschaftler wichtiges Beispiel für ein Modell der 2. Art ergibt sich z.B.

aus der Frage, warum wir in einem jungen Universum weit entfernte Sterne sehen

können (siehe Kap. 5).

Modellart 3: Das vorhandene Wissen ist lückenhaft, manchmal nur bruchstückhaft

und vage, und neue Erkenntnisse können oft nur als mosaikartige Bausteine

gewonnen werden. Von einer vollständigen Erklärung bleiben wir darum immer ein

Stück entfernt. Den Modellen der 3. Art haften darum naturgemäß Vorläufigkeit,

Unsicherheit und Subjektivität an: Dieser Fall begegnet uns in den historischen

Wissenschaften (z. B. Archäologie, Geschichte, Historische Geologie, Paläontologie,

zum Teil auch in Astronomie und Biologie). In den historischen Wissenschaften

sowie in jenen Naturwissenschaften, bei denen historische Fragestellungen

diskutiert werden, gibt es immer nur einen bestimmten Anteil bekannten Wissens.

Um sich aber ein gewünschtes Gesamtbild zu verschaffen, müssen die Lücken durch

möglichst plausible Annahmen, durch Schlussfolgerungen, manchmal sogar durch

Spekulationen ergänzt werden.

Bei den Modellen der 3. Art sind einige grundlegende Aspekte zu beachten, die bei

der Modellkonstruktion eine Rolle spielen, aber auch bei ihrer späteren Bewertung:

Zu wenig Daten: Historische Quellen stehen nur in begrenztem Umfang zur

Verfügung. Gab es z.B. in einer vergangenen Kultur keine schriftlichen

Aufzeichnungen, so können aus den wenigen Fundstücken wie Grabbeigaben oder

Tonscherben nur sehr vage Schlussfolgerungen gezogen werden.

Viele Daten: In manchen Bereichen stehen weltweit viele Daten zur Verfügung (z.B.

Geologie). Alle jedoch in einem Modell zu erfassen, ist geradezu unmöglich.

Angestrebt wird dennoch ein Modell, das die meisten Befunde erklären kann. Damit

es aber nicht zu kompliziert wird, können nicht alle berücksichtigt werden. Welche

aber sind für die Entwicklung eines Modells wichtig, und welche sind in diesem

Zusammenhang unbedeutend? Je nach Auswahl werden die Modelle unterschiedlich

ausfallen.

Mehrdeutigkeiten: Schlussfolgerungen sind nicht immer in der gewünschten Klarheit

zu ziehen. So sind neue Erkenntnisse nicht immer eindeutig, manchmal sind sie

recht vage oder treffen nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu.

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Probleme im Detail: Zunehmendes Detailwissen liefert zwar zusätzliche mosaikartige

Bausteine, aber ihre Einordnung in ein Gesamtmodell kann dadurch auch erschwert

werden.

Bestand bei den Modellen der 2. Art die prinzipielle Möglichkeit, durch neue und

aufwendigere Experimente an weitere gesicherte Messwerte und Fakten zu gelangen,

so ist dies hier aus den o.g. Gründen nur begrenzt möglich.

Die Modelle der 2. und 3. Art unterscheiden sich also grundlegend voneinander.

Konnte bei den Modellen der 2. Art ein Vorgängermodell als Ausgangspunkt für eine

verbesserte Version dienen, so ist dies hier in viel geringerem Maße möglich. Daher

ist es verständlich, dass bei gleicher Fragestellung, je nach Autor, bei den Modellen

dieser 3. Art durchaus unterschiedliche Versionen existieren können. Sie haben

dennoch ihre Berechtigung, wenn nur die jeweiligen Annahmen und der Zweck klar

beschrieben werden. So sind verschiedene Modelle der 3. Art zum gleichen

Themenkreis geeignete Kandidaten in folgendem Wettbewerb:

Welches Modell ist möglichst anschaulich und kann die meisten Befunde

erklären?

Welches Modell kann ein ganz bestimmtes augenfälliges Phänomen besonders

einsichtig erklären?

Welchem Modell wird durch sonstige Daten möglichst wenig widersprochen? Ein

absolut widerspruchsfreies Modell ist kaum zu erwarten - das bleibt den

Naturgesetzen vorbehalten.

Zu den Fragen, die nur mit einem Modell der 3. Art zu beantworten sind, gehören

beispielsweise: Welche Mechanismen haben nach dem Sündenfall die Pflanzen- und

Tierwelt verändert? In welchem Zusammenhang stehen geologische Schichten und

Sintflut?

Geht es um Fragen der Schöpfung oder der Folgen des Sündenfalles und der Sintflut,

dann liefert uns die Bibel zwar absolut zuverlässige Information, aber sie sagt uns

nicht im Detail, wie wir z.B. die beobachteten Fakten in der Geologie oder Biologie zu

deuten haben. Hierbei haben wir es in den meisten Fällen mit der Modellart 3 zu tun,

nur manchmal mit Modell 2 und fast gar nicht mit Modell 1. In der

Schöpfungswissenschaft sind sowohl fundierte wissenschaftliche Forschung als

auch eine sorgfältige Bibelexegese erforderlich, um die anstehenden Fragen zu

beantworten. Gegenüber den Vertretern der Evolutionslehre haben

Schöpfungswissenschaftler den Vorteil, dass die Basisaussagen aus der Bibel

stammen und darum wahr sind (z. B. es gab ein weltweites katastrophales Ereignis,

die Sintflut). Damit ist noch nicht garantiert, dass das so gewonnene Modell auch

immer richtig ist. Vielmehr gilt hier der von den Autoren dieses Buches formulierte

Grundsatz: „Modelle kommen und gehen, aber das Wort Gottes bleibt!“ Der Wert und

Nutzen eines aus der Bibel hergeleiteten wissenschaftlichen Modells ist dennoch

sehr hoch: Es kann hiermit gezeigt werden, dass unter Einbeziehung allen zur Zeit

bekannten Faktenwissens die Bibel die beste Erklärungsbasis liefert.

Vergleichsbild für Modelle: Modelle sind wie Sandburgen am Strand. Schlägt eine

Welle dagegen, ist der Sandwall dahin. Dann werden neue Sandburgen gebaut, die

weiter vom Wasser entfernt sind und vorläufig nicht von den Fluten erreicht werden.

Wie man Sandburgen flicken und ihre Wälle erhöhen kann, damit sie besseren

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Schutz gegen den Angriff von Wind und Wellen bieten, so lassen sich Modelle bei

neuerer Erkenntnis zwar verbessern, aber nie ist man sicher, die endgültige

Erklärung gefunden zu haben. Kommt gar eine Sturmflut, dann muss der Burgenbau

ganz eingestellt werden. Übertragen heißt dies, das aufgestellte Modell muss

aufgrund neuer Fakten oder erkannter Widersprüche zu Naturgesetzen ganz

aufgegeben werden.

Widerlegung von Modellen: Bei den Modellen der 3. Art ist eines nicht in der Lage, ein

anderes zu widerlegen. Daher ist es im Grenzfall sogar möglich, dass zwei Modelle

sich diametral gegenüber stehen, dennoch koexistieren sie – wenn auch leider nicht

immer friedlich - parallel nebeneinander. Wir entscheiden uns nicht immer für ein

vergleichsweise qualifizierteres Modell, sondern oft aufgrund unserer Vorprägung,

unserer Weltanschauung, unseres Glaubens oder einfach aufgrund unserer

subjektiven Empfindung, welchem Modell wir das größere Vertrauen schenken. So

darf es uns auch nicht wundern, wenn es im Bereich der Schöpfungswissenschaft

durchaus verschiedene Modelle geben kann. In den historischen Wissenschaften

gibt es stets einen Mangel an Daten. Um dennoch eine Modellvorstellung zu

entwickeln, müssen zu Beginn Annahmen getroffen werden. Eine gute

wissenschaftliche Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass diese dem Leser mitgeteilt

werden. Die weitere Forschung muss dann zeigen, ob diese Annahmen gerechtfertigt

waren. Stellen sie sich später als falsch heraus, muss das Modell korrigiert oder gar

ganz verworfen werden.

Sollten wir in der uns verfügbaren Literatur zur Schöpfungsthematik auf verschiedene

Modelle zur gleichen Fragestellung stoßen, die miteinander nicht (oder zur Zeit noch

nicht) harmonisierbar sind, so ist damit nicht das Wort Gottes in Frage gestellt.

Modelle sind von Menschen erdacht und formuliert. Die Bibel hingegen ist von Gott

autorisiert (Johannes 17,17). Aufgrund unserer begrenzten wissenschaftlichen, aber

auch biblischen Erkenntnis wäre es unangemessen, wenn ein Autor sein Modell über

das des andern stellt. Für uns alle bleibt der tröstende Hinweis Jesu: „Und an

demselben Tage werdet ihr mich nichts mehr fragen“ (Johannes 16,23).

Prof. Dr.-Ing. Werner Gitt,

Jg. 1937, verh., zwei erwachsene Kinder, von 1963-1968 Ingenieurstudium an der

Technischen Hochschule Hannover, 1970 Promotion zum Dr.-Ing. an der

Technischen Hochschule Aachen, von 1971-2002 Leiter des Fachbereichs

Informationstechnologie bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in

Braunschweig, 1978 Ernennung zum Direktor und Professor bei der PTB.

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