Bischof, Norbert: Struktur und Bedeutung Eine Einführung in die Systemtheorie für Psychologen zum Selbststudium und für den Gruppenunterricht. Zahlr. Graph. Darst., Tab. 749 g. XVIII, 450 S. 2., korr. A. 1998. Huber H. Kartoniert. SFr. 69.00 Bestell-Nr. 6955681 ISBN 3-456-83080-7
Zusatztext:
Gesucht wird eine Mathematik, die als echtes Medium der Theoriebildung taugt. Das vorliegende Lehrbuch möchte Studierenden der Verhaltenswissenschaften nicht nur ein passives Verständnis der Systemtheorie, sondern die aktive Kompetenz vermitteln, in dem neuen Medium kreativ zu denken.
Auszüge aus dem Buch:
Seit langem streben Psychologen danach, ihre Wissenschaft zu formalisieren. Gesucht wird eine Mathematik, die nicht, wie die Statistik, nur der Datenaufbereitung dient, sondern als echtes Medium der Theoriebildung taugt. Unter allen diesbezüglichen Bemühungen kann bislang nur die Systemtheorie eine wirkliche Erfolgsbilanz aufweisen.
Dieses Lehrbuch ist eher didaktisch als systematisch konzipiert, seine Diktion bevorzugt Anschaulichkeit vor formaler Abstraktion, es verwendet keine technischen, sondern psychologische und biologische Beispiele, es setzt nur Abiturmathematik voraus, führt dann aber doch auch an anspruchsvollere Problemstellungen heran.
Es möchte Studierenden der Verhaltenswissenschaften nicht nur ein passives Verständnis der Systemtheorie, sondern die aktive Kompetenz vermitteln, das erlernte Handwerskzeug auch wirklich zur Lösung anstehender Forschungsprobleme einzusetzen und überhaupt in dem neuen Medium kreativ denken zu können.
Dieses Buch verfolgt zwei Anliegen. Es ist zunächst einmal ein Unterrichtswerk, aus dem Psychologen sowohl im Selbststudium als auch in Gruppenkursen eine Disziplin erarbeiten können, die wohl am besten geeignet ist, als mathematisches Medium der Theoriebildung in ihrer Wissenschaft zu dienen.
Wenn man in der Psychologie von Mathematik redet, denkt man in der Regel an Statistik. Die ist hier aber nicht gemeint. Mit statistischen Methoden lassen sich Theorien überprüfen, stützen oder zu Fall bringen, aber nicht generieren oder auch nur abbilden. Die Rolle, die, sagen wir, die Vektoranalysis in der Physik spielt, werden sie nie beanspruchen können. Das wußte schon Kurt Lewin, als er die Statistik in seiner berühmten Arbeit von 1930/31 noch als die «Methode des aristotelischen Denkens» anschwärzte – eine Beurteilung, der er freilich später (1943) mit wesentlich weniger Tapferkeit als weiland Galilei vor der heiligen Inquisition wieder abschwor.
Im übrigen hat Lewin zeitlebens mit Eifer, aber ohne rechten Erfolg, im Labyrinth der Mathematik nach dem Stein der Weisen gefahndet, von dem er zu Recht überzeugt war, daß er irgendwo liegen und auf die Psychologen warten müßte. Wir wissen heute, daß er dort, wo Lewin ihn vermutete – in Vektorrechnung, Feldtheorie und Topologie – wohl nicht zu orten ist. Anders steht es jedoch mit der Disziplin, die vor einer Generation noch Kybernetik hieß und heute meist als Systemtheorie bezeichnet wird.
Mit dieser hat es eine sonderbare Bewandtnis. Obwohl sie in den sechziger Jahren in aller Munde war und obwohl, was schwerer wiegt, Forscherpersönlichkeiten vom Format Erich von Holsts ihre Fruchtbarkeit und Relevanz für die Verhaltenswissenschaften zweifelsfrei unter Beweis gestellt haben, hat sie es doch nicht geschafft, Eingang in den offiziellen Lehrplan oder auch nur in die Forschungsprogramme der akademischen Psychologie zu finden. Sie erlebte im ersten Anlauf nur eine kurze Scheinblüte; inzwischen probieren die ständigen Partygäste des wissenschaftlichen Jet-Sets längst die nächsten Modetänze.
Das letzte Wort kann damit aber nicht gesprochen sein. Die Systemtheorie ist etwas, worum die Psychologie auf die Dauer einfach nicht herumkommen wird. Organismen, Individuen, soziale Gruppen sind Systeme, und als solche sind sie auch nur mit der für Systeme nun einmal adäquaten Methodik analysierbar. Wer diese Methode beherrscht, ist immer wieder erstaunt, auf welchem Niveau man Probleme mit ihr angehen kann, und er versteht kaum mehr, wie er ohne sie auskommen konnte. Aber es gibt noch nicht viele, mit denen er diese Einsicht teilt.
Das Problem liegt wohl vor allem in den angebotenen Lehrbüchern. Wenn sich Psychologen über andere für sie relevante Aspekte der Mathematik orientieren wollen, so können sie heute schon auf eine recht weitgefächerte Literatur zugreifen, die speziell auf ihr Vorverständnis Rücksicht nimmt. Ein entsprechendes Angebot auf dem Gebiete der Systemtheorie fehlt jedoch. Es ist bezeichnend, wenn etwa das an sich sehr gründliche Unterrichtswerk von Rhenius (1983, 1986) die Systemtheorie kurzerhand ausklammert, mit der logisch nicht ganz nachvollziehbaren Begründung, sie sei noch nicht so weit entwickelt, daß man sie für Psychologen leicht und knapp darstellen könne.
Tatsache ist jedenfalls, daß die einschlägigen Lehrbücher fast durchwegs für angehende Ingenieure geschrieben und auf deren Mentalität, Kenntnisstand und Interessenlage zugeschnitten sind (klassisch: Oppelt, 1960). Auch für Biologen existieren inzwischen spezielle Darstellungen, die jedoch ebenfalls vom mathematischen Einstiegsniveau her ein naturwissenschaftliches Grundstudium voraussetzen. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien hier Toates (1975), Varjú (1977) und McFarland & Houston (1981) genannt.
Der Psychologiestudent kommt da nicht mit. Er mag noch eben wissen, was eine geometrische Reihe, ein Logarithmus, ein Integral ist, er erinnert mit Mühe die wichtigsten Differentiationsformeln, versteht die Grundzüge der Trigonometrie, hat schon von der Exponentialfunktion gehört und davon, daß es imaginäre Zahlen gibt. Er ist aber noch nie der Diffusionsgleichung begegnet oder überhaupt der Wunderwelt der Differentialgleichungen, er hat keine Ahnung von partiellen Differentialen und der Laplacetransformation, von der Eulerschen Formel und von so manchem anderen, das die Mathematik spannend macht und ohne das man die Systemtheorie nicht wirklich verstehen kann. Das alles stürzt in den genannten Werken mit umschweifloser Brutalität auf ihn ein und überfordert ihn hoffnungslos.
Was also wirklich fehlt, ist ein Lehrbuch, das auf der Kenntnisstufe eines Psychologiestudenten ansetzt, der nicht viel mehr als einige auffrischungsbedürftige Reminiszenzen an seine Mittelschulmathematik mitbringt, das ihn dann aber nicht mit wohlfeilen Unverbindlichkeiten abspeist, sondern so gründlich informiert, daß er die Kompetenz erwirbt, auf seinem Gebiet in dem neuerschlossenen Medium kreativ zu denken. In dieser Intention ist das vorliegende Unterrichtswerk verfaßt.
Es verwendet eine Reihe didaktischer Kunstgriffe, die sich in der praktischen Erprobung bewährt haben. Der wichtigste unter ihnen besteht darin, die Zeit nicht als Kontinuum, sondern als diskrete Variable zu behandeln. Das kommt nicht nur den Anforderungen der Computersimulation entgegen, sondern erlaubt auch, die Infinitesimalrechnung weitgehend durch das Rechnen mit endlichen Differenzen zu ersetzen. Wegen der fast durchgängigen Analogie zwischen Differential – und Differenzengleichungen kann man auch so alle wichtigen mathematischen Werkzeuge einführen; beispielsweise tritt an die Stelle der Laplacetransformation die leichter durchschaubare Z-Transformation.
Mit Ausnahme der zunächst wohl entbehrlichen Frequenzgangdarstellung lassen sich auf diesem Wege alle relevanten Gebiete der Systemtheorie so erläutern, daß die Prinzipien transparent werden und dort, wo sich die Notwendigkeit ergibt, der Einstieg in die Spezialliteratur zu schaffen sein sollte.
Formal gliedert sich das Lehrbuch in 11 Kapitel, die aufeinander aufbauen und daher der Reihe nach bearbeitet werden sollten. Das 8. Kapitel kann man dabei notfalls überspringen, das 2. Kapitel kursorisch lesen. Mathematische Hilfsmittel, die bei der Bearbeitung des Stoffes vorausgesetzt werden, deren Erläuterung aber den Fluß der Darstellung allzusehr aufhalten würde, sind in einem Anhang (12. Kapitel) zusammengefaßt, auf den man bei Bedarf zugreift.
Neben der Aufgabe, eine didaktische Lücke zu schließen, verfolgt das vorliegende Lehrbuch aber auch noch ein zweites, nicht minder wichtiges Anliegen.
Es gehört heute zum Selbstverständnis der Psychologie, seit den sechziger Jahren aus dem gestalttheoretischen Physikalismus und der SR-Mechanik der Behavioristen erwacht und in eine «kognitive» Ära eingetreten zu sein. Was das neue Paradigma genau sei, erfährt man meist nicht so genau; aber man kann untrüglich merken, wenn man ihm begegnet, und zwar an der gewählten Sprache.
Nicht mehr von «Feldern», «Kräften» oder «Energie» ist da die Rede, sondern von «Bedeutungen», «Intentionen» und «Repräsentationen». Wirkungszusammenhänge werden nicht mehr nach einem einfachen Wenn-Dann-Schema beschrieben, sondern als Verwirklichung von «Zielsetzungen», «Bewertungen» und «Erwartungen» erklärt. Solche Rede hätte noch vor einer Generation kaum mehr jemand zu führen gewagt, und man fragt sich, wie sie wohl ihre Wissenschaftstauglichkeit wiedererlangt haben mag. Die Antwort lautet, das alles sei möglich geworden, seit ein neuer Königsweg, der «information processing approach», der Ansatz der Informationsverarbeitung, erschlossen ist.
Die hierzu nachgewiesene Literatur führt ziemlich regelmäßig
auf zwei Wurzeln zurück: die mathematische Theorie der
Kommunikation von Shannon & Weaver (1949) und die Kybernetik
von Norbert Wiener (1948). Und damit sind wir, aus einer ganz
anderen Richtung kommend, wieder beim Thema.
Schlägt man nun allerdings bei den angegebenen Quellen
nach, so findet man dort nicht viel, was solch vollmundige
Redeweise wirklich legitimieren könnte.
Vor allem die Informationstheoretiker haben anfangs mit geradezu puritanischer Unerbittlichkeit darauf bestanden, daß das, was sie «Information» nennen, eben nicht semantisch verstanden werden dürfe. Es sei zwar wünschenswert, die Terminologie in diese Richtung zu erweitern, aber dergleichen stehe noch aus.
An diesem Theoriedefizit hat sich seither nicht viel geändert, nur redet mittlerweile niemand mehr davon. Inzwischen ist nämlich das Zeitalter der Informatik heraufgezogen. Bei den Technikern hat sich längst ein Laborjargon eingebürgert, der unbekümmert von Computern so redet wie von einer besonderen Art Lebewesen – so, als könnten sie wahrnehmen, bewerten und Ziele verfolgen.
Das ist natürlich allemal eine höchst uneigentliche Metaphorik; aber außer einigen SF-Autoren zieht daraus kaum jemand abwegige Schlüsse. Solange man nur mit Chips, Platinen und Disketten umgeht, läuft man keine Gefahr, unzulässig wörtlich zu nehmen, was nur als Redensart taugt. Wichtig ist da nur, daß das Vokabular in Bezug auf seinen operationalen Gehalt eindeutig ist; seine epistemologischen Konnotationen dürfen so vage sein, wie sie wollen.
Das alles ändert sich jedoch, sobald solche Sprache auch in die Psychologie einzieht: Die Metaphern lassen sich einfach nicht unbesehen auch für die viel anspruchsvollere Theoriebildung im Epizentrum des Leib-Seele-Problems übernehmen. Es ist ein Gebot wissenschaftlicher Ehrlichkeit, dies anzuerkennen und die Präzision der Terminologie dem Anspruchsniveau der Problemlage anzupassen. Wir setzen unsere Seriosität aufs Spiel, wenn wir stattdessen nur unausgereifte Gedankenkeime schick in die kunstsprachlichen Silberfolien verpacken, die in den Informatiklabors herumliegen, und uns darauf verlassen, daß der Leser, durch soviel Professionalität eingeschüchtert und ängstlich besorgt, sich nicht als Ignorant zu decouvrieren, gar nicht erst wagen wird, Definitionen einzufordern.
Wir können uns keine Scientific Community von Experten für die Verwendung der richtigen Worthülsen im richtigen Kontext leisten, die gelernt haben, auf ihren Workshops alle synchron an derselben Stelle zu nicken oder den Kopf zu schütteln, die für Fragestellungen, die sich in dieser Sprechweise hinreichend glatt formulieren lassen, Drittmittel beantragen und einander bewilligen, und die höchstens einmal abends nach dem dritten Glas Wein mit schon schwerer Zunge darüber ins Philosophieren kommen, daß sie eigentlich gar nicht so recht wissen, wie des Kaisers neue Kleider denn nun wirklich aussehen.
Besonnene Kognitionswissenschaftler sind sich dieses Mangelzustandes immer bewußt geblieben. Ein einprägsames Gleichnis stammt von Friedhart Klix; er pflegte seine Studenten daran zu erinnern, daß die semantische Erweiterung des Informationsbegriffs für uns dasselbe sei wie die Schallmauer für die Aeronautik, und daß bislang noch niemand diese Schallmauer durchbrochen habe.
Das vorliegende Buch entstand unter dem Eindruck dieser Herausforderung. Über den Weg, auf dem es versucht, in die unerschlossene Dimension vorzudringen, sei hier nur angedeutet, daß dabei vor allem zwei Ideen richtungweisend sind: Einmal die konsequente Symmetrisierung der Semantik in einen kognitiven und einen intentionalen Pol, und zum anderen die gemeinsame Verankerung beider Pole an den Grundkategorien Optimalität und Homöostase.
Ein Wort noch zu seiner Entstehungsgeschichte.
Sie reicht ziemlich weit zurück. In den ersten Jahren
des Seewiesener Max Planck-Instituts wehte der Geist des «Reafferenzprinzips»
für jeden spürbar durch seine Räume, übrigens
durchaus auch in der Abteilung Lorenz, in besonderem Maße
war aber natürlich der Mitarbeiterstab von Holsts betroffen.
Vor allem Horst Mittelstaedt hatte dieses Themengebiet zu
seinem Anliegen gemacht, und er war damals wohl derjenige,
der die wichtigsten Impulse gegeben hat, daneben auch, als
häufiger Gast und Gesprächspartner, Donald MacKay.
Unter den jüngeren Assistenten waren es vor allem Gernot Wendler, Eckart Butenandt und ich selbst, die diese Impulse aufnahmen, in der Überzeugung, mit dem, was man damals Kybernetik nannte, endlich die langgesuchte theoriegenerierende Mathematik der Verhaltenswissenschaften in der Hand zu haben. Wir führten darüber jahrelange Diskussionen, die dann etwas später im Münchner Sonderforschungsbereich 50 «Kybernetik» in größerem Rahmen vertieft werden konnten.
Angeregt durch eine Schilderung von Winfried Oppelt, der übungshalber mit seinen Ingenieurstudenten als lebendigem «Material» Regelungsprozesse zu simulieren pflegte, bot ich dann erstmals im Jahre 1965 einen zweisemestrigen Einführungskurs «Kybernetik» am Psychologischen Institut der Universität München an. Dieser Kurs stieß auf Interesse und wurde für mehrere Jahre zu einem festen Bestandteil des dortigen Diplomstudienganges. Bei meinem Wechsel an die Universität Zürich 1975 habe ich ihn, in inzwischen optimierter und allmählich zur Lehrbuchreife gediehener Form, dorthin transferiert und später an kompetente Mitarbeiter (R. Hirsig und U. Bauer) übergeben, die ihn noch heute regelmäßig durchführen. Man kann also sagen, daß in das vorliegende Buch ausreichende Lehrerfahrung eingegangen ist.
Ich danke meinen Mitarbeitern Uli Bauer, Harry Gubler und Fred Mast, die das Manuskript kritisch gegengelesen und nützliche Verbesserungsvorschläge eingebracht haben. Harry Gubler hat zudem, gemeinsam mit unserer Sekretärin Susi Hohl, das Register angefertigt. Für alle verbliebenen Unstimmigkeiten sowie für Layout, Abbildungen und Druckfehler zeichne ich selbst verantwortlich. Dem Hans Huber Verlag, insbesondere Herrn Dr. Peter Stehlin, danke ich für Entgegenkommen, Vertrauen und Geduld.
Norbert Bischof, Zürich, im Oktober 1994
Inhaltsverzeichnis
1. Kybernetik
2. Informationstheorie
3. Strukturelle Systemanalyse
4. Stationäre Systemanalyse I: Kennlinien
5. Stationäre Systemanalyse II: Homöostase
6. Dynamische Systemanalyse I: Differenzengleichungen
7. Dynamische Systemanalyse II: Operatorenrechnung
8. Dynamische Systemanalyse III: Z-Transformation
9. Ultimate Systemanalyse I: Optimalität
10. Ultimate Systemanalyse II: Semantik
11. Stationäre Systemanalyse III: Ultimate Heuristik
12. Anhang: Mathematische Hilfsmittel
