Eine Forscherin und ein Forscher wollen etwas Neues über die Welt herausfinden. Zum Beispiel, welche Lebewesen an heißen Quellen am Grund der Tiefsee leben, an sogenannten schwarzen Rauchern, und wie sie dort überleben können. Oder wie Musikaufführungen zu Bachs und Telemanns Zeit geklungen haben, oder für welche unterschiedlichen sprachlichen Zwecke der Konjunktiv verwendet wird.
Wir beschäftigen uns mit Forschung in den Naturwissenschaften.
Die fängt oft mit der Entdeckung von etwas Spannendem an: Einem unbekannten Lebewesen an einem schwarzen Raucher, einem Elementarteilchen mit erstaunlichen Eigenschaften, oder mit der Einsicht, dass unser Sonnensystem nicht schon ewig da ist, sondern sich während der Entwicklung des Universums gebildet hat. Oder mit der Beobachtung, dass Vögel fliegen können.
Oho: Aber das weiß doch jeder, das kann keiner mehr entdecken!.
Da hast du Recht. Man kann aber auch Altbekanntes erforschen, wenn nämlich noch niemand weiß, wie es zustande kommt.
Als nächstes wird eine Forschungsfrage formuliert. Damit legen die Forscherinnen und Forscher fest, in welcher Hinsicht sie das Entdeckte erforschen wollen. Möchten sie den Auftrieb am Vogelflügel untersuchen oder die Funktionsweise der Flugmuskulatur? Den Stoffwechsel des Tiefseelebewesens oder seine evolutionäre Abstammung? Die Entstehung des Sonnensystems oder seine Position in der Milchstraße? Natürlich können auch mehrere Fragen kombiniert werden. Jede Forscherin und jeder Forscher hat aber Spezialgebiete, in denen sie oder er sich besonders gut auskennt. Deshalb wählen sie meistens Fragen aus diesen Gebieten. Da kommen sie mit ihrer Forschung am besten voran.
Denn zum Forschen gehört auch, dass man erst einmal lernt, was in dem Forschungsgebiet schon bekannt ist und mit welchen Methoden man da arbeiten kann. Oft braucht man auch Wissen aus benachbarten Forschungsgebieten. Oder aus dem Alltag, denn sonst hätte es ja die allerersten Forschungsprojekte gar nicht geben können. Mit solchem Hintergrundwissen kann dann die Forschung beginnen.
Dass sich Forscherinnen und Forscher gut auskennen, ist auch deshalb nötig, weil sie sich als nächstes überlegen müssen, was denn möglicherweise die richtige Antwort auf die Forschungsfrage sein könnte. Diese mögliche Antwort ist ihre Hypothese.
Die Hypothese muss dann überprüft und verbessert werden. Meistens ist das der umfangreichte Teil der Forschung. Die Forscherinnen und Forscher überlegen sich, welche Prozesse ablaufen müssten oder welche biochemischen Stoffe auftreten sollten, wenn die Hypothese richtig ist, und entwerfen Experimente, um das zu überprüfen. Da wird also experimentiert und beobachtet, gemessen und protokolliert. Wenn die Hypothese lautet, der Gleitflug der Vögel werde dadurch möglich, dass die Flügel nach oben gewölbt sind, würden sie vielleicht Brettchen mit unterschiedlicher Wölbung herstellen und in einen Windkanal hängen, um den Auftrieb zu messen. Dann könnte sich herausstellen, dass ein Brettchen, dessen Wölbung der Oberfläche eines Eulenflügels entspricht, ganz guten Auftrieb liefert, aber nicht so viel wie ein echter Eulenflügel.
Die Hypothese ist also schon ganz gut, aber noch nicht gut genug. Deshalb muss sie verfeinert werden. Vielleicht um eine Beschreibung der Flügelform ergänzt oder um Angaben zur Oberfläche, die beim Eulenflügel aus Federn besteht.
Und dann geht es wieder ans Experimentieren, meistens mit verbesserten Experimenten. Manchmal folgen viele Rundender Verfeinerung und experimentellen Überprüfung der Hypothese.
Das gilt aber nicht für alle Forschungszweige. Wenn man nicht nochmal neu experimentieren kann, vielleicht weil man in der Psychologie oder in der Soziologie eine große Befragung nur einmal machen kann, darf man die Hypothese auf keinen Fall im Nachhinein anpassen. Sonst würde die Hypothese so verändert, dass sie zu zufälligen Ausreißern aus der Messreihe passt, obwohl bei einer neuen Messung garantiert nicht diese, sondern andere Ausreißer auftreten würden. Die Anpassung der Hypothese würde in dem Fall dazu führen, dass sie völlig falsch wird. Es ist also sehr wichtig, dass sich die Forschenden mit den Methoden ihres Gebiets sehr gut auskennen.
Wir bleiben bei Fällen, in denen neue Experimente möglich sind und deshalb die Hypothese verfeinert werden kann. Wenn dann letztlich die verbesserten Experimente und die verfeinerte Hypothese gut zusammenpassen, hat sich die mögliche Erklärung, also die Hypothese, zu einer tatsächlichen Erklärung des untersuchten Phänomensweiterentwickelt. Die Forschungsfrage ist beantwortet.
Diese Antwort und eine Beschreibung der Experimente, auf denen sie beruht, wird dann veröffentlicht. Das ist wichtig, damit andere Forscherinnen und Forscher die Ergebnisse verwenden können, wenn sie ähnliche Phänomene erklären wollen, oder wenn sie Forschungsfragen bearbeiten wollen, die sich aus dieser Antwort ergeben.
Oho: Puh, das klingt ganz schön mühsam. Warum machen die Forscherinnen und Forscher das?
Viele machen das aus Neugier – aber auch, weil Forschen Spaß macht. Das merkt man schon an den Namen, die Karl Stetter den bakterienähnlichen Organismen gegeben hat, die er und seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an den schwarzen Rauchern entdeckt und dann genau untersucht haben. Auf Latein hat er sie vornehm Nanoarchaeum equitansund Pyrobaculum islandicum getauft. Viel lieber benutzt er aber seine deutschen Übersetzungen dieser Namen: Reitender Urzwerg und Isländischer Feuerprügel.