REALITÄT WAHRNEHMEN … ist doch so einfach.

Journal: Philosophie Jetzt – Menschenbild
ISSN 2365-5062
URL: cognitiveagent.org
Email: info@cognitiveagent.org
Autor: Gerd Doeben-Henisch
Email: gerd@doeben-henisch.de

Datum: 13.Juni 2020

KONTEXT

In dem vorausgehenden — leicht allegorischen — Beitrag von den Menschen im dunklen Zimmer habe ich ein Phänomen unseres Alltags im Jahr 2020 beschrieben. Fake News und Weltverschwörungstheorien bilden den Aufhänger, aber — bei näherer Betrachtung — kann man den Eindruck gewinnen, wir haben es hier nicht mit Ausnahmen zu tun, nicht mit ‚Verzerrungen von uns selbst‘, nein, wir haben es mit uns zu tun, mit uns selbst, so wie wir real sind, so, wie wir funktionieren, wenn wir überhaupt funktionieren.

UREREIGNIS WAHRNEHMUNG

Wir haben uns so sehr daran gewöhnt, dass wir etwas Wahrnehmen, Dinge, Farben, Gerüche, Geräusche, Getstalten, Formen, Konstellationen von Objekten, Zusammenhänge, Veränderungen, … dass wir uns darüber eigentlich nicht mehr wundern. Es ist einfach so. Wir nehmen wahr. Und das, was wir wahrnehmen, das ist für uns wirklich, real, es ist das, was ist, und nichts anderes.

ZWEITE WAHRNEHMUNG

Und doch sollten wir gelegentlich darüber nachdenken, was da gerade passiert, wenn wir wahrnehmen. Es ist eine zweite Wahrheit, die uns quasi mitgegeben ist, als Grundausstattung, als Besonderheit: während wir wahrnehmen, können wir irgendwie wissen, dass wir wahrnehmen. Wir können ansatzweise unterscheiden, ob wir aktuell etwas Reales wahrnehmen, oder ob wir uns an etwas erinnern, was wir schon mal wahrgenommen haben. Oder, sogar das funktioniert, wir können wissen, ob wir gerade herum fantasieren oder — noch radikaler — ob wir im Schlaf träumen. Ansatzweise können wir das.

ES WAR MAL ANDERS

Während wir also da vor uns hin Wahrnehmen, Erinnern, Fantasieren oder Träumen könnte es bisweilen hilfreich sein, dass wir uns darüber bewusst werden, dass es mindestens ca. 10 + 3 Mrd. Jahre gebraucht hat, bis sogenanne unbelebte Materie in Form von Atomen und Molekülen es geschafft hatte, sich so zu formieren, dass angebliche tote Materie in der Lage war, andere tote Materie wahr zu nehmen. Tatsächlich gibt es keine tote Materie, Materie ist von Grund auf extrem ’nicht tot‘, aber es gefällt uns, von der Materie als ‚tot‘ zu sprechen und von uns als ‚lebendig‘. Das entscheidende Ereignis nach den ersten ca. 10 Mrd. Jahren Universum war die Entstehung der allerersten Strukturen, die wir gewöhnlich biologische Zellen nennen.

BIOLOGISCHE ZELLEN

In einer biologischen Zelle sind angeblich tote Moleküle so angeordnet, dass bei der Reproduktion einer Zelle einige tote Moleküle andere tote Moleküle als Bauanleitung benutzen, andere, neue tote Moleküle zu konstruieren. Die Wissenschaft hat früh begonnen, hier von Information zu sprechen, dass die einen toten Moleküle einen Informationsspeicher bilden, einen Bauplan, anhand dessen andere tote Moleküle ein komplexes Gebilde von vielen toten Molekülen konstruieren, die miteinander auf komplexe Weisse kooperieren.

SÜNDENFALL INFORMATION

Die Einführung des Wortes Information an dieser Stelle sollte wohl etwas Besonderes markieren, darauf hinweisen, dass hier etwas Außergewöhnliches im Gang ist, da der Begriff ‚Information‘ kein Begriff ist, der sich einfach so im Bereich der Molekularbiologie ergibt, aber mit der Einführung des Begriffs ‚Infomation‘ in diesem Kontext wurde nur ein Marker gesetzt, ein Ausrufezeichen, ein Hinweis für andere; das Entscheidende aber ist nicht passiert. Niemand hat — nicht bis heute — erklärt, warum ein totes Molekül plötzlich ein anderes totes Molekül behandelt als ob es ein Informationsträger sei. Dies ist keine normale Verhaltensweise eines toten Moleküls. Tote Moleküle wechselwirken zwar mit anderen toten Molekülen auf physikalisch-chemische Weise, aber dass ein totes Molekül auf ein anderes explizit so reagiert, als ob es ein Informationsträger sei, und dass aus dem weiteren Verhalten eines toten Moleküls ein Prozess entsteht, der zur Bildung von anderen toten Molekülen führt, die ein hochkomplexes Gebilde ergeben, das wir heute biologische Zelle nennen, das ist weder selbstverständlich noch folgt es aus der Beschaffenheit toter Moleküle. Einem einzelnen Molekül kann man nicht ansehen, dass es andere tote Moleküle als Informationsträger behandeln kann.

Die Benutzung der Wortmarke Information in diesem Kontext ist — so wie es bislang gehandhabt wird — eher irreführend. Das Wort ‚Information‘ ist im biologischen Kontext bis heute nur ansatzweise definiert ist. Die bislang beste Definition des Begriffs ‚Information‘ findet sich in Publikationen von Claude Shannon 1948/1949, weil er dort ein geschlossenes formales Konzept vorstellt, in dem der Begriff ‚Information‘ eine klare Bedeutung hat. Allerdings, die Verwendung des Begriffs ‚Information‘ bei Shannon und der Begriff ‚Information‘ im Kontext von toten Zellen, die sich so verhalten, als ob eine tote Zelle einen Bauplan enthalte, haben so gut wie nichts miteinander zu tun. Die Verwendung des Begriffs ‚Information‘ bei Shannon ist eine völlig andere als jene im Kontext einer biologischen Zelle bei der Reproduktion. Womit sich die Frage stellt, wie man den Begriff der Zellen-Information von dem Begriff der Shannon-Information abgrenzen kann. Was ist hier anderes? Was — und das ist die entscheidende Frage — ist der formale Zusammenhang im Fall der biologischen Zelle, durch den verständlich wird, warum die einen toten Zellen unter bestimmten Bedingungen sich so verhalten, als ob die anderen toten Zellen eine Bauanleitung darstellen?

Shannon hatte eine klare Theorie von Sender und Empfänger, verbunden durch einen Kanal, und er konnte durch entsprechende formale Annahmen einen Rahmen definieren, innerhalb dessen man dann weiter Wahrscheinlichkeiten definieren konnte, ob und wie bestimmte formale Ereignisse in dem Kanal stattfinden. Im Fall des Phänomens des Bauplans geht es aber in erster Linie nicht um irgendwelche Wahrscheinlichkeiten (indirekt natürlich auch, irgendwie, sekundär), sondern um die Etablierung einer Abbildungsbeziehung zwischen einem toten Molekül auf der einen Seite und dem Verhalten von vielen anderen toten Molekülen auf der anderen! Die beteiligten toten Moleküle blieben das, was sie immer waren und sind, tote Moleküle, aber es gibt das Phänomen, dass an sich tote Moleküle sich unter bestimmten Bedingungen so verhalten, als ob sie ein totes Molekül als Bauplan erkennen und darauf hin viele tote Moleküle sich so verhalten, als ob sie diesen Bauplan umsetzen.

… WENN ES KOMPLEX WIRD

Die entscheidende Eigenschaft kann man also nicht erkennen, wenn man die beteiligten toten Moleküle einzeln betrachtet, sondern nur, wenn man sie als Gesamtheit betrachtet und darauf achtet, wie sie sich im Verlauf der Zeit zueinander verhalten. Für Eigenschaften, die sich an einer Gesamtheit zeigen, ohne dass diese aus den Eigenschaften der Elemente einzeln ableitbar wären, gibt es die beiden Begriffe Komplexität und Emergenz: Gesamtheiten von Elementen, die als Gesamtheit Eigenschaften zeigen, die sich von den Elementen einzeln so nicht behaupten lassen, nennt man (nach einer Definition von Weaver) komplex, und das Auftreten solcher Eigenschhaften von komplexen Systemen, nennt man emergent. Das Auftreten der Eigenschaft Zell-Informationen im Kontext von biologischen Zellen ist daher ein emergentes Phänomen weil biologische Zellen als besondere Ansammlungen toter Moleküle komplexe Systeme sind. Die Existenz von dicken Büchern mit über tausend Seiten Umfang zur Erklärung der biologischen Zelle kann nicht darüber hinweg täuschen, dass das entscheidende emergente Phänomen der Zell-Informationen damit noch nicht hinreichend erklärt ist. Wir wissen jetzt Vieles mehr, aber das Entscheidende wissen wir immer noch nicht.

ZURÜCK ZUR ALLTAGSWAHRNEHMUNG

Das Phänomen der Wahrnehmung von Welt ohne dass man sich unbedingt bewusst macht, dass und wie man wahrnimmt, ist also nicht wirklich neu. Schon zum Beginn des biologischen Lebens gibt es dieses Wunder der Information als Basis jeglichen weiteren Lebens, ohne dass wir darüber bis heute wirklich Rechenschaft abgelegt haben, wie dies möglich ist, was das bedeutet.

Und, seien wir ehrlich: wie viele von Ihnen haben schon mal länger als nur für einen kurzen Moment Gedanken daran verschwendet, wie es denn überhaupt möglich ist, dass wir die Welt wahrnehmen, wo doch unser Gehirn im Körper eingeschlossen ist, und von der Welt ‚da draußen‘ direkt nichts weiß? Wer von Ihnen hat denn schon mal länger darüber nachgedacht, was man von den schönen bunten Bildern von der Welt halten soll, wo wir doch auf Schritt und Tritt feststellen, dass so viele andere Menschen ganz andere Meinungen entwickeln wie wir selbst? Warum können wir so sicher sein, dass im Zweifelsfall immer die anderen die ‚Idioten‘ sind, wir aber auf jeden Fall Recht haben?

BENUTZTE QUELLEN

Warren Weaver, A quarter century in the natural sciences. In Rockefeller Foundation Annual Report,1958, pages 7–15, Publisher: Rockefeller Foundation,1958 (Achtung: der ursprünliche Link mit dem Dokument funktioniert leider nicht mehr). Eine Diskussion der Begriffe Komplexität und Emergenz mit besonderer Berücksichtigung von Weaver findet sich HIER.

KONTEXT ARTIKEL

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BUCHPROJEKT 2015 – Zwischenreflexion 18.August 2015 – INFORMATION IN DER MOLEKULARBIOLOGIE – Maynard-Smith

Der folgende Beitrag bezieht sich auf das Buchprojekt 2015.

SPANNENDER PUNKT BEIM SCHREIBEN

1. Das Schreiben des Buches hat zu einem spannenden Punkt geführt, der mich seit Jahren umtreibt, den ich aber nie so richtig zu packen bekommen habe: alle große begriffliche Koordinaten laufen im Ereignis der Zelle als einer zentralen Manifestation von grundlegenden Prinzipien zusammen. Die Physik hat zwar generelle Vorarbeiten von unschätzbarem Wert geleistet, aber erst das Auftreten von selbst reproduzierenden molekularen Strukturen, die wir (biologische) Zellen nennen, macht Dynamiken sichtbar, die ‚oberhalb‘ ihrer ‚Bestandteile‘ liegen. Dies könnte man analog dem physikalischen Begriff der ‚Gravitation‘ sehen: dem physikalischen Begriff entspricht kein direktes Objekt, aber es beschreibt eine Dynamik, eine Gesetzmäßigkeit, die man anhand des Verhaltens der beobachtbaren Materie indirekt ‚ableitet‘.

DYNAMIK BIOLOGISCHER ZELLEN

2. Ähnlich verhält es sich mit verschiedenen Dynamiken von biologischen Zellen. Die Beschreibung ihrer einzelnen Bestandteile (Chromatin, Mitochondrien, Golgiapparat, Membran, …) als solcher sagt nichts darüber aus, was tatsächlich eine biologische Zelle charakterisiert. Ihre Haupteigenschaft ist die generelle Fähigkeit, eingebettet in eine allgemeine Entropiezunahme sich eine Struktur zu generieren, die sich temporär funktionsfähig halten kann und in der Lage ist, Informationen zu sammeln, mittels deren sie sich selbst so kopieren kann, dass die Kopie sich von neuem zu einer funktionsfähigen Struktur aufbauen kann. Wie dies im einzelnen chemisch realisiert wurde, ist beeindruckend, es ist atemberaubend, aber es ist letztlich austauschbar; für die Gesamtfunktion spielen die chemischen Details keine Rolle.

BEGRIFF INFORMATION

3. Und hier beginnt das Problem. Obwohl es von einem theoretischen Standpunkt aus klar ist, dass die Details noch nicht die eigentliche Geschichte erzählen, wird in den vielen umfangreichen Büchern über Genetik und Molekularbiologie die eigentliche ‚Story‘ nicht erzählt. Dies fängt schon an mit dem wichtigen Begriff der Information. Spätestens seit Schrödingers Buch von 1944 „What is Life?“ ist klar, dass das selbstreproduktive Verhalten von Zellen ohne das Genom nicht funktioniert. Und es wurde auch sehr bald der Begriff der Information eingeführt, um den ‚Inhalt‘ des Genoms theoretisch zu klassifizieren. Das Genom enthält ‚Informationen‘, aufgrund deren in einer Vererbung neue hinreichend ähnlich Strukturen entstehen können.

STATISTISCHER INFORMATIONSBEGRIFF

4. Leider wurde und wird der Informationsbegriff im Sinne des rein statistischen Informationsbegriffs von Shannon/ Weaver (1948) benutzt, der explizit Fragen möglicher Bedeutungsbezüge (Semantik) außen vor lässt. Damit ist er eigentlich weitgehend ungeeignet, der Rolle der im Genom verfügbaren Informationen gerect zu werden.

MEHR ALS STATISTIK

5. Einer, der diese Unzulänglichkeit des rein statistischen Informationsbegriffs für die Beschreibung der Rolle der Information im Kontext des Genoms und der Zelle samt ihrer Reproduktionsdynamik immer kritisiert hatte, war John Maynard Smith (1920 – 2004). In seinem Artikel “ The concept of information in biology“ von 2000 kann man dies wunderbar nachlesen.

6. Zwar hat auch Maynard Smith keine explizite übergreifende Theorie der Reproduktionsdynamik, aber er kann an verschiedenen Eigenschaften aufweisen, dass der rein statistische Informationsbegriff nicht ausreicht.

7. Während im Shannon-Weaver Modell ein fester Kode A von einem Sender in Transportereignisse übersetzt (kodiert) wird, die wiederum in den festen Kode A von einem Empfänger zurückübersetzt (dekodiert) werden, ist die Lage bei der Zelle anders.

8. Nimmt man an, dass der zu sendende Kode das DNA-Molekül ist, das in seiner Struktur eine potentielle Informationssequenz repräsentiert, dann ist der Sender eine Zelle in einer Umgebung. Der ‚DNA-Kode‘ (der feste Kode A) wird dann umgeschrieben (Transskription, Translation) in zwei verschiedene Kodes (mRNA, tRNA). Während man die Zustandsform des mRNA-Moleküls noch in Korrespondenz zum DNA-Kode sehen kann (abr nicht vollständig), enthalten die verschiedenen tRNA-Moleküle Bestandteile, die über den ursprünglichen DNA-Kode hinausgehen. Daraus wird dann eine Proteinstruktur erzeugt, die sowohl eine gewisse Kopie des ursprünglichen DNA-Moleküls (Kode A) enthält, aber auch zusätzlich einen kompletten Zellkörper, der mit dem Kode A nichts mehr zu tun hat. Außerdem gibt es den Empfänger bei Beginn der Übermittlung noch gar nicht. Der Empfänger wird im Prozess der Übermittlung erst erzeugt! Anders formuliert: beim biologischen Informationsaustausch im Rahmen einer Selbstreproduktion wird zunächst der potentielle Empfänger (eine andere Zelle) erzeugt, um dann den DNA-Kode im Empfänger neu zu verankern.

9. Innerhalb dieses Gesamtgeschehens gibt es mehrere Bereiche/ Phasen, in denen das Konzept eines rein statistischen Informationsbegriffs verlassen wird.

10. So weist Maynard Smith darauf hin, dass die Zuordnung von DNA-Sequenzen zu den später erzeugten Proteinen mindestens zweifach den statistischen Informationsbegriff übersteigt: (i) die erzeugten Proteinstrukturen als solche bilden keine einfache ‚Übersetzung‘ das DNA-Kodes verstanden als eine syntaktische Sequenz von definierten Einheiten eines definierten endlichen Alphabets. Die Proteinmoleküle kann man zwar auch als Sequenzen von Einheiten eines endlichen Alphabets auffassen, aber es handelt sich um ein ganz anderes Alphabet. Es ist eben nicht nur eine reine ‚Umschreibung‘ (‚Transkription‘), sondern eine ‚Übersetzung‘ (‚Translation‘, ‚Translatio‘), in die mehr Informationen eingehen, als die Ausgangssequenzen im DNA-Kode beinhalten. (ii) Der DNA-Kode enthält mindestens zwei Arten von Informationselementen: solche, die dann in Proteinstrukturen übersetzt werden können (mit Zusatzinformationen), und solche, die die Übersetzung der DNA-Informationselemente zeitlich steuern. Damit enthält der DNA-Kode selbst Elemente, die nicht rein statistisch zu betrachten sind, sondern die eine ‚Bedeutung‘ besitzen, eine ‚Semantik‘. Diese Bedeutung st nicht fixiert; sie kann sich ändern.

ALLGEMEINE ZEICHENLEHRE = SEMIOTIK

11. Für Elemente eines Kodes, denen ‚Bedeutungen‘ zugeordnet sind, gibt es in der Wissenschaft das begriffliche Instrumentarium der allgemeinen Zeichenlehre, spricht ‚Semiotik‘ (siehe z.B. Noeth 2000).

12. Nimmt man die empirischen Funde und die semiotische Begrifflichkeit ernst, dann haben wir es im Fall der Zelle also mit eindeutigen (und recht komplexen) Zeichenprozessen zu; man könnte von der Zelle in diesem Sinne also von einem ’semiotischen System‘ sprechen. Maynard Smith deutet den Grundbegriff von Jacques Lucien Monod (1910-1976) ‚gratuity‘ im Sinne, dass Signale in der Biologie ‚Zeichen‘ seien. Ob dies die Grundintention von Monod trifft, ist eine offene Frage; zumindest lässt die Maschinerie, die Monod beschreibt, diese Deutung zu.

13. Eine zusätzliche Komplikation beim biologischen Zeichenbegriff ergibt sich dadurch, dass eine Zelle ja nicht ‚isoliert‘ operiert. Eine Zelle ist normalerweise Teil einer Population in einer bestimmten Umgebung. Welche Strukturen der Proteinaufbauprozess (Wachstum, Ontogenese) auch hervorbringen mag, ob er gewisse Zeiten überdauert (gemessen in Generationen), hängt entscheidend davon ab, ob die Proteinstruktur in der Interaktion mit der Umgebung ‚hinreichend lange‘ jene ‚Arbeit‘ verrichten kann, die notwendig ist, um eine Selbstreproduktion zu ermöglichen.

14. Ob eine Proteinstruktur in diesem weiterführenden Sinne ‚lebensfähig‘ ist, hängt also entscheidend davon ab, ob sie zur jeweiligen Umgebung ‚passt‘. Eine lebensfähige Proteinstruktur ist in diesem Sinne – von einer höheren theoretischen Betrachtungsweise aus gesehen – nichts anderes als ein auf Interaktion basierendes ‚Echo‘ zur vorgegebenen Umgebung.

15. Dass dies ‚Echo‘ nicht ’stagniert‘, nicht ‚auf der Stelle tritt‘, nicht ‚um sich selbst kreist‘, liegt entscheidend daran, dass die ‚letzte‘ Struktur den Ausgangspunkt für ‚weitere Veränderungen‘ darstellt. Die Zufallsanteile im gesamten Selbstreproduktionsprozess fangen also nicht immer wieder ‚von vorne‘ an (also keine ‚Auswahl mit Zurücklegen‘), sondern sie entwickeln eine Informationsstruktur ‚weiter‘. In diesem Sinne bildet die Informationssequenz des DNA-Moleküls auch einen ‚Speicher‘, ein ‚Gedächtnis‘ von vergangenen erfolgreichen Versuchen. Je mehr Zellen in einer Population verfügbar sind, umso größer ist diese molekulare Erfolgsgedächtnis.

Diese Fortsetzung war nicht die letzte Zwischenreflexion. Es geht noch weiter: HIER

QUELLEN

Schroedinger, E. „What is Life?“ zusammen mit „Mind and Matter“ und „Autobiographical Sketches“. Cambridge: Cambridge University Press, 1992 (‚What is Life‘ zuerst veröffentlicht 1944; ‚Mind an Matter‘ zuerst 1958)
Claude E. Shannon, „A mathematical theory of communication“. Bell System Tech. J., 27:379-423, 623-656, July, Oct. 1948 (URL: http://cm.bell-labs.com/cm/ms/what/shannonday/paper.html; last visited May-15, 2008)
Claude E. Shannon; Warren Weaver (1948) „The mathematical theory of communication“. Urbana – Chicgo: University of Illinois Press.
John Maynard Smith (2000), „The concept of information in biology“, in: Philosophy of Science 67 (2):177-194
Noeth, W., Handbuch der Semiotik, 2. vollst. neu bearb. und erw. Aufl. mit 89 Abb. Stuttgart/Weimar: J.B. Metzler, xii + 668pp, 2000
Monod, Jacques (1971). Chance and Necessity. New York: Alfred A. Knopf

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