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In der Antike galt die Sonne als „perfekter“ Himmelskörper. Galileos Beobachtung der Sonnenflecken als Eigenschaften, „Imperfektionen“ der Sonne galt als Abkehr von der aristotelischen Weltsicht. Seine Einsicht war möglich durch systematische Nutzung des Teleskops als neuem, revolutionären Beobachtungsinstrument.

Neulich kam dieses Video vom NASA Solar Dynamics Observatory, das drei Jahre Sonnenbeobachtung im Zeitraffer von drei Minuten zeigt:

Es erweitert Galileis Beobachtungen in zwei Hinsichten: zum einen in andere, für unsere Sinne normalerweise nicht sichtbare Wellenlängen und zum anderen als kontinuierliche Beobachtung über einen längeren Zeitraum. So entsteht ein neues „Bild“ von der Sonne als dynamischem Himmelskörper in permanentem Wandel, einem kosmischen nuklearen Reaktor, dessen innerste Hitze in Konvektionsrollen und Eruptionen nach außen dringt. Natürlich interpretie­ren wir das Video auf Grundlage der seit Galileo entstandenen wissenschaftlichen Einsichten.

Beobachtung, Orientierung und Aktion

Lernen ist ein dynamischer Prozess, bei dem wir durch gezielte (Inter-) Aktionen mit der Umwelt sowohl die Grenzen unserer Beobachtungen als auch die unserer Ideen und Einsichten schrittweise erweitern:

Unsere Aktionen erlauben uns z.B. genauere oder umfangreichere Beobach­tungen, die zu neuen Schlussfolgerungen und wieder zu neuen Aktionen und Beobachtungen führen. [1]

Das illustriert auch das folgende Video vom HITS in Heidelberg. Es zeigt die Computersimulation einer Galaxie über den Entwicklungs­zeitraum des Universums.

Wir sehen einen dynamischen Prozess heftiger Bewegungen und Bildungen von Sternen, Clustern und Nebeln [2] … Hier umfasst die „Beobachtungsskala“ hunderte Millionen Lichtjahre über einen Zeitraum von mehr als 10 Milliarden Jahren, weit über das hinaus, was unseren Sinnen und unserer beschränkten Lebenszeit zugänglich ist.

Die Simulation (Aktion) erzeugt eine virtuelle Wirklichkeit, die mit Hilfe wissen­schriftlicher Kenntnisse aus Physik und Kosmologie programmiert und auf einem Supercomputer berechnet wurde. Die Astrophysiker benutzen (beobachten) derartige Simulationen, um ihre Theorien (Orientierung) zu überprüfen und zu entwickeln.

Fazit: wir müssen gezielt experimentieren und die Skala unserer Beobachtungen verändern, wenn wir zu neuen Einsichten kommen wollen. Experimente und neue Beobachtungen können immer dazu führen, dass wir unsere bisheri­gen Theorien revidieren müssen. [3]

Stabilität als praktische Frage

Wir sehen, dass auch die Einschätzung, ob etwas dynamisch oder statisch, instabil oder stabil ist von der Betrachtungsskala in Raum und Zeit abhängt:

1. Wie granular, aus welcher Entfernung betrachten und beurteilen wir etwas?
2. Auf welcher Zeitskala betrachten und beurteilen wir etwas?

Damit wird Stabilität und Dynamik zu einer praktischen Frage: Worum geht es uns, wenn wir etwas beobachten?

• Für praktische Alltagszwecke ist die Sonne stabil, sie „geht morgens auf und abends unter“, wahrscheinlich so für die nächsten paar Milliarden Jahre. Die Videos sind schön und interessant, nicht viel weiter.
• Dem idealistischen Philosophen machen die Videos einen „Strich durch die Rechnung“. Er muss seine Theorie der unveränderlichen Himmelskörper revidieren.
• Der Sonnenforscher versucht Gesetzmäßigkeiten oder neue Beobachtungs­möglichkeiten zur Sonneneinstrahlung abzuleiten. [4]
• Für den Kosmologen ist die Sonne einfach ein mittlerer Stern in der Mitte seines Lebenszyklus. Sie ist in seiner Simulation ein Massenpunkt mit einigen weiteren Charakteristiken. Er ist an der Entwicklung der ganzen Galaxie interessiert.

Stabilität ist die Frage, ob wir über ein System innerhalb eines gewissen Zeitraums bezogen auf eine seiner relevanten Eigenschaften eine Vorhersage treffen können. Bevor wir eine Aussage dazu treffen, müssen wir eine operationale Definition vornehmen: in welchem Zeitraum muss welche Eigenschaft welchem Kriterium genügen? Was leiten wir davon ab, wenn sie es tut, was, wenn nicht?