Bild in der Wissenschaft

Aus GIB - Glossar der Bildphilosophie
Version vom 6. Februar 2012, 15:15 Uhr von Nicola Mößner (Diskussion | Beiträge) (Formen wissenschaftlicher Bilder)
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Unterpunkt zu: Bildverwendungstypen


Übersicht: Das Bild in der Wissenschaft
Das Bild in der Wissenschaft tritt heute in vielfältiger Form und Funktion auf. Wir finden es in den unterschiedlichsten wissenschaftlichen Disziplinen sowohl natur- als auch geistes- und sozialwissenschaftlicher Art. Es zeigt uns gleichermaßen die Welt des Mikro- (Bilder von Mikroorganismen oder organischen Zellen etc.) als auch jene des Makrokosmos (Bilder von Lebewesen oder Galaxien).
Die Welt erforschen...

Instrumentenbilder – in diesem Falle Bilder, die durch mikroskopische, fotografische oder teleskopische Beobachtungsverfahren gewonnen wurden – stellen dabei nur eine von vielen Erscheinungsweisen des wissenschaftlichen Bildes dar. Balkendiagramme zur Veranschaulichung von Umfrageergebnissen in der Soziologie oder Kurvendiagramme zur Visualisierung von Messdaten in der Physik wären andere Beispiele. Die bildhafte Repräsentation ist dabei in ihren vielfältigen Formen ein wichtiger Bestandteil sowohl der wissenschaftlichen Kommunikations-, Dokumentations- als auch der Forschungsprozesse selbst.

Das Bild in der Wissenschaft wurde in den letzten Jahren in unterschiedlichsten Kontexten thematisiert und aus dem Blickwinkel verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen beleuchtet (vgl. z.B. [Baigrie 1996a]Baigrie, Brian S. (1996).
Pic­turing Know­ledge. Histor­ical and Philo­sophi­cal Problems Concern­ing the Use of Art in Science. Toron­to, Buffa­lo, London: Uni­ver­sity of Toron­to Press.

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; [Gall 2007a]Gall, Ale­xander (2007).
Kon­struieren, Kommu­nizie­ren, Präsen­tieren. Bilder von Wissen­schaft und Technik. Göttin­gen: Wall­stein.

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; [Groß & Westermann 2007a]Groß, Dominik & Wester­mann, Stefa­nie (2007).
Vom Bild zur Er­kennt­nis? Visu­ali­sierungs­konzep­te in den Wissen­schaften. Kassel: Kassel Univ. Press.

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; [Mößner & Liebsch im Erscheinen a]Literaturangabe fehlt.
Bitte in der Bibliographie-Sammlung einfügen als:
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- Artikel in Zeitschrift,
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- Sammelband,
- andere Publikation,
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). Eine wichtige Perspektive bringt nachwievor die Kunstgeschichte ein (vgl. z.B. [Stafford 1998a]Stafford, Barbara Maria (1998).
Kunst­volle Wissen­schaft. Aufklä­rung, Unter­haltung und der Nieder­gang der visu­ellen Bildung. Amster­dam, Dresden: Verlag der Kunst.

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). Horst Bredekamp et al. (vgl. [Bredekamp et al. 2008a]Bredekamp, Horst; Schneider, Birgit & Dünkel, Vera (2008).
Das Tech­nische Bild. Kompen­dium zu einer Stil­geschich­te wissen­schaftli­cher Bilder. Berlin: Aka­demie.

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) legen beispielsweise eine ausführliche Analyse technischer Bilder und der ihnen inhärenten Stile „einer Zeit, einer Mentalität, eines Forscherkollektivs und eines Geräts“ (ebd., 9) vor.


Kunst und Wissenschaft

„[…] und wahrlich, die Malerei ist eine Wissenschaft und echte Tochter der Natur, weil sie von dieser erzeugt ist; doch richtiger müßte man sie Enkelin der Natur nennen, weil alle offenbaren Dinge von der Natur erzeugt worden sind und diese Dinge ihrerseits die Malerei geboren haben. Also werden wir sie richtig Enkelin der Natur und mit Gott verwandt nennen.“ Leonardo da Vinci 1492 (zitiert nach 1958, 83)

Denkt man an Bilder, denkt man wahrscheinlich zunächst an den künstlerischen Kontext und erst in einem zweiten Schritt an jenen der Wissenschaften.
Proportionen des Kopfes
Dabei waren beide Sphären vor noch nicht allzu langer Zeit eng miteinander verzahnt, wie es an den Arbeiten von Leonardo da Vinci besonders deutlich wird. Da Vinci war nicht nur ein begnadeter Maler, sondern auch ein nicht weniger leidenschaftlicher Naturforscher (vgl. da Vinci 1958). Präzise hat er dabei seine Beobachtungen nicht nur im Wort, sondern auch im Bild – in der von seiner Hand gefertigten Zeichnung – präzise für die Nachwelt festgehalten (Leonardos Werk, vgl. auch Robin 1993, 198, 200f.). Das Bild wird damit zum zentralen Gegenstand der Wissenschaften. Es dokumentiert die Beobachtungen, macht sie verfügbar, ermöglicht anderen Forschern einen genauen Vergleich mit ihren Resultaten und hilft, das einmal erlangte Wissen weiterzugeben und zu erhalten.

Galileo Galilei liefert uns ein weiteres Beispiel für diese Verknüpfung von künstlerischem Können und naturwissenschaftlichen Forschergeist. Detailgetreu hielt er in von Hand gefertigten Zeichnungen fest, was ihm sein Blick durch das Teleskop am Nachthimmel enthüllte. Hierzu gehören beispielsweise seine (Zeichnungen des Mondes, vgl. auch Robin 1993, 22), welche zum ersten Mal deutlich werden ließen, dass der Trabant der Erde von Kratern übersät und durchaus nicht der perfekt geformte Himmelskörper war, zu welchem ihn die Aristotelische Lehre noch erklärt hatte (vgl. Chalmers 2007, 65).

Deutlich wird an diesen Fallbeispielen, dass seit der Begründung der modernen Naturwissenschaften das Bild immer schon eine wichtige Rolle in diesem Kontext gespielt hat. Offenbar ist der Zusammenhang zwischen Bild und Wissenschaft demnach doch ein engerer als unsere anfänglichen Intuitionen uns suggerierten haben. Nicht immer waren freilich die Kompetenzen so gelagert, dass Forschergeist und Künstler sich in ein und derselben Person verbanden. Oftmals waren und sind auch heute noch die Wissenschaftler auf die Unterstützung der Künstler angewiesen, wenn sie ihre Ergebnisse nicht nur schriftlich, sondern eben auch bildlich darstellen, vervielfältigen und veröffentlichen möchten. Auf das wechselvolle Verhältnis von Kunst und Wissenschaft geht Anja Zimmermann (2009) genauer ein. In ihren Ausführungen zeigt sich, dass es sich aus der wissenschaftlichen Perspektive dabei nicht allein um eine neutrale Inanspruchnahme von Diensten einer anderen Disziplin gehandelt hat, sondern dass durchaus eine wechselseitige Beeinflussung der jeweils vertretenen Darstellungsideale erfolgte. Insbesondere betraf dies die wechselseitigen Überlegungen dazu, was die charakteristischen Eigenschaften einer objektiven Darstellung ausmache (vgl. Zimmermann 2009, 31ff.; Daston u. Galison 1992). Auch zeigt sich, dass in beiden Disziplinen ein stetiger Prozess von einerseits gegenseitiger Annäherung und andererseits mehr oder weniger starken Abgrenzungsversuchen im Laufe der Entwicklungsgeschichte erfolgte. Immer wieder gab es von Seiten der Wissenschaftler Bestrebungen, sich von ihrer Abhängigkeit von künstlerischen Zuarbeiten zu befreien und selbst die Bilder zu erstellen, die im jeweiligen Forschungsfeld gebraucht wurden (vgl. z.B. Zimmermann 2009, 53ff.). Aber auch im künstlerischen Bereich wurde insbesondere infolge der Erfindung und Weiterentwicklung der Fotografie, die seit jeher als besonders zuverlässiges und realistisches Medium gilt (vgl. z.B. Wiegand 1981), die Bestrebung geweckt, ganz neue Darstellungsformen z.B. die abstrakte Malerei in der modernen Kunst zu entwickeln. Hintergrund war dabei die Überlegung, dass mit der Fotografie das Ideal der realistischen Darstellung in einer Weise verwirklicht wurde, wie sie mit den Mitteln der Malerei nie erreicht werden könnte.

Alex Soojung-Kim Pang (2002) erläutert ferner ein Problem, dass insbesondere mit dem Einsatz von Fotografien im wissenschaftlichen Kontext (hier nun der Astronomie) verbunden war: die Frage der Reproduzierbarkeit im Druck. Auch hier waren die Wissenschaftler wieder auf die enge Zusammenarbeit mit Fachfremden – nun den Herstellern der Druckplatten für die fotografischen Bilder – konfrontiert. „Der Triumphzug der Fotografie in die Observatorien war, so schien es, gepaart mit der Entwicklung mechanischer Druckmethoden, die eine von Ansichten und Interventionen unabhängige Vervielfältigung versprachen“ (Pang 2002, 103). Erneut ging es, wie schon in den Kooperationen mit der bildenden Kunst, um das Herausarbeiten gemeinsamer Darstellungskonventionen (vgl. ebd., 122ff.). Anschaulich beschreibt Pang, wie als wichtige Hürde hier die Verständigung über die Relevanz einzelner Bildkomponenten und über die Unterscheidung zwischen einer erlaubten Verbesserung der Abbildung und einer unerlaubten Manipulation des Bildes genommen werden musste (vgl. ebd., 131ff.).

Das Bild in der Wissenschaft ist aber keinesfalls nur ein Phänomen der Renaissance oder anderer historischer Zeitalter. Es behauptet seine Stellung auch weiterhin und baut diese stetig aus. Es folgte der Ausdifferenzierung der Wissenschaften in die unterschiedlichsten Einzeldisziplinen sowohl in die Natur- als auch in den Sozial- und Geisteswissenschaften hinein (vgl. z.B. Mößner u. Liebsch im Erscheinen). Ferner hat sich am Beispiel der Fotografie schon gezeigt, dass das Bild sich nicht bloß inhaltlich in den Wissenschaften weiterentwickelt, sondern sich ebenso in seiner Form zunehmend ausdifferenziert hat. So wurden im Laufe der Jahre immer mehr Abbildungsverfahren entwickelt, die sowohl die Art der Darstellung als auch die Weise der technischen Entstehung des Bildes betreffen.

Formen wissenschaftlicher Bilder

Schauen wir uns heutige wissenschaftliche Bilder an, kann man ganz allgemein konstatieren, dass sich von der Zeichnung eines da Vinci oder Galileis bis zu den Bildformen der Gegenwart viel getan hat. Das Bild in der Wissenschaft weist heute eine vielfältige Erscheinungsweise auf. Hierzu gehören beispielsweise: Computergrafiken [link], Diagramme [link], Filme [link], Fotografien [link], Karten [link], Zeichnungen etc. Auch sprachliche Bilder (Metaphern etc.) spielen eine wichtige Rolle (vgl. Vögtli u. Ernst 2007, Kap. 1). Ludwik Fleck (1980) diskutiert in diesem Zusammenhang beispielsweise die Metapher des „Zellstaates“ in der Biologie und die heuristischen Auswirkungen des aus dem politikwissenschaftlichen Bereich entlehnten Wortes für das neue Forschungsgebiet (vgl. ebd. 148 f.).

Wollen wir uns einen Überblick über die verschiedenen Formen des wissenschaftlichen Bildes verschaffen, könnten wir versuchen, Kategorisierungen vorzunehmen.

  • Wir könnten zwischen von Hand hergestellten und technisch erzeugten Bildern unterscheiden wollen – aber sind Zeichnungen, denen eine Fotografie zur Vorlage diente oder bei denen andere technische Hilfsmittel (camera obscura etc.) bei der Anfertigung verwendet wurden, noch von Hand hergestellt?
  • Wir könnten unterscheiden wollen zwischen bewegten und unbewegten Bildern – aber sind Standbilder eines Films noch bewegt oder abgespielte Serienfotografien noch unbewegt?
  • Oder wir entscheiden uns für eine Kategorisierung nach hybriden und einfachen bildhaften Repräsentationen – aber sind Fotografien von Texten, wie sie z.B. durch bestimmte Scanverfahren entstehen, keine einfachen bildhaften Repräsentationen mehr?

Wie wir es auch drehen, offenbar gibt es stets so viele Ausnahmen wie Regelfälle. Ein einheitliches Klassifikationssystem lässt sich daher nicht erstellen.

Nichtsdestotrotz sollten wir uns aber eine Quelle vieler neuer Bildformen in den Wissenschaften einmal kurz vor Augen führen: die zunehmende Technologisierung. Viele Bilder in den Wissenschaften sind das Ergebnis von instrumentell gestützten Beobachtungs- und Analyseprozessen. Die technologische Weiterentwicklung der jeweiligen Instrumente wirkt sich dabei unmittelbar auf die Darstellungsmöglichkeiten (z.B. hinsichtlich des Auflösungsvermögens) der resultierenden Bilder aus. Interessante Beispiele hierfür finden wir u.a. in der Medizin mit den neuen Diagnoseverfahren wie der MRT (Magnetresonanz-Tomographie) oder der PET (Positonenemissions-Tomographie). Anschaulich wird der Zusammenhang darüber hinaus in der Biologie an der Methode der Mikroskopie, in welcher eine stetige Entwicklung von den ersten klassischen (Draufsicht-) Lichtmikroskopen bis zu den heutigen Elektronen- oder Rastertunnelmikroskopen oder der Methodik der Videomikroskopie stattgefunden hat (zur Historie der Mikroskopie und zu Problemstellungen der Bildauswertung vgl. Weiss im Erscheinen).

Die fortschreitende Technologisierung betrifft aber nicht nur die Weiterentwicklung von Instrumenten, sondern auch den weiten Bereich der Informationstechnologie. Hier werden ebenfalls stetig neue Verfahren der Visualisierung von Daten und der Manipulation ihrer Darstellung entwickelt. Grafikprogramme bilden dabei nur einen kleinen Bereich der Möglichkeiten, die sich insbesondere auf das weite Felder der Computersimulationen erstrecken (vgl. z.B. Weinert 2007: Computergestützte Visualisierung eines human-embryonalen Gehirns). Die Entwicklungen reichen dabei heute bis zu Möglichkeiten der virtuellen Manipulation von Forschungsobjekten im dreidimensionalen Datenraum.

Die kontinuierliche Zunahme solch digital erzeugter Visualisierungen lässt Martina Heßler danach fragen, ob eine „digitale Zäsur“ in den Wissenschaften konstatiert werden müsse (vgl. Heßler 2006). Im Hintergrund steht dabei die Annahme, dass in solchen wissenschaftlichen Bildern das Referenzobjekt nicht mehr klar erkennbar sei. Heßler spricht in diesem Zusammenhang von der „doppelten Unsichtbarkeit“ der Basis dieser visuellen Darstellungen. Einerseits sei das visualisierte Phänomen (die Entität, der Prozess als Objekt der Darstellung etc.) und andererseits der Algorithmus, nach welchem die Visualisierung erstellt werde, für den Betrachter mit dem bloßen Auge nicht zugänglich.

In diesem Kontext wird oftmals der Aspekt der Manipulierbarkeit thematisiert. Gerade das digitale Bild regt viele Kritiker dazu an, eine eher negative Einschätzung bezüglich des Status wissenschaftlicher Bilder und ihrer Rolle im Forschungsprozess abzugeben (vgl. z.B. Mitchell 1994 im Kontext der Digitalfotografie). Zwar wird meist eingeräumt, dass auch im analogen Bereich eine Manipulation der Bilder möglich sei, doch in der digitalen Welt seien diese Möglichkeiten noch vielfach potenziert und wesentlich einfacher zu erreichen. Vögtli und Ernst weisen beispielsweise darauf hin, dass „[d]ie Veränderbarkeit […] eine inhärente Eigenschaft der digitalen Bilder […]“ (Vögtli u. Ernst 2007, 72) sei. Ist das Referenzobjekt des Bildes darüber hinaus dem bloßen Augen nicht zugänglich, wird es erst mit dem Instrumentenbild sichtbar, scheint eine skeptische Haltung diesen Bildern gegenüber im Wissenschaftsalltag angebracht zu sein.

Vögtli und Ernst machen weiterhin darauf aufmerksam, dass insbesondere im wissenschaftlichen Kontext das Problem gar nicht so sehr in einer ‚plumpen‘ Datenfälschung zu Tage trete. Dies werde zumeist bereits durch die den Wissenschaften inhärenten Sanktionsmechanismen (Verlust der Reputation, der Lehrbefugnis etc.) mehr oder weniger wirkungsvoll verhindert. „Das Problem sind im Allgemeinen weniger echte Fälschungen, bei denen die Daten erfunden oder kopiert werden, als vielmehr Manipulationen, die Wissenschaftler guten Gewissens vornehmen. Im Bestreben, ein möglichst ästhetisches und klares Bild zu präsentieren, verändern sie es auf inakzeptable Weise. Eine genaue Abgrenzung in erwünschte und nicht erwünschte Manipulationen ist dabei schwierig“ (ebd., 74). Wir treffen hier erneut auf die Problemstellung, welche uns bereits im Kontext der Frage nach der korrekten Reproduktion fotografischer Bilder aus der Astronomie bei Alex Soojung-Kim Pang (2002) begegnet ist. Was gilt als zu verurteilende Manipulation und was zählt als noch erlaubte Optimierung der Darstellung?

M51 im nahen Infrarot-Bereich aufgenommen mit dem Hubble Space Telescope

Es zeigt sich, dass der Aspekt Daten-Manipulation und damit auch Manipulation der resultierenden Darstellung in den Wissenschaften durchaus nicht durchweg negativ betrachtet wird. Die Bearbeitungs- und Eingriffsmöglichkeiten, welche insbesondere die digitalen Bilder erlauben, werden dementsprechend oftmals auch genutzt, um grafisch bestimmte Eigenschaften des visualisierten Objekts etc. deutlich zu machen, die selbst nicht unbedingt mit den gewählten Darstellungskonventionen korreliert sind. Sabine Müller (2007) thematisiert so beispielsweise den Einsatz von Falschfarben für Astrofotografien, um z.B. Strukturdetails hervorzuheben (z.B. Höhenunterschiede auf Planetenoberflächen) oder Eigenschaften sichtbar zu machen, die für das menschliche Augen ansonsten unsichtbar geblieben wären (z.B. ultraviolette oder infrarote Strahlung von Sternen) (vgl. ebd., 95ff.; vgl. auch die Ausführungen zum Einsatz von Farben in den Bildern des Hubble Space Telescopes).

Die beinahe Ubiquität der Bilder stellt die Wissenschaftler damit auch vor die Herausforderung, dass sie diese heute nicht mehr nur auswerten, sondern auch selbst erstellen und verbreiten können müssen. In vielen Bereichen müssen die Forscher selbst die Skripte erstellen, mit deren Hilfe die erhobenen Daten in einem visuellen Kontext zueinander in Beziehung gesetzt werden. Da für die Erstellung solcher Computerprogramme meist das entsprechende Fachwissen der jeweiligen Disziplin notwendig ist, werden heutzutage von vielen Naturwissenschaftlern entsprechende Mehrfachqualifikationen erwartet. Sie sollen nicht bloß dazu in der Lage sein, ihre Theorien auszuarbeiten, Vorhersagen zu erstellen und experimentelle Überprüfungen durchzuführen, sie sollen auch die dafür notwendige Software entwickeln und bedienen können. Vögtli und Ernst mahnen daher eine relevante Bildkompetenz der Wissenschaftler an: „Wir sind überzeugt, dass Naturwissenschaftler angesichts dieser zunehmenden Bedeutung des Visuellen über eine Bildkompetenz in Bezug auf wissenschaftliche Bilder verfügen müssen“ (Vögtli u. Ernst 2007, 163).

Funktionen wissenschaftlicher Bilder
Anmerkungen
Literatur                             [Sammlung]

[Baigrie 1996a]: Baigrie, Brian S. (Hg.) (1996). Pic­turing Know­ledge. Histor­ical and Philo­sophi­cal Problems Concern­ing the Use of Art in Science. Toron­to, Buffa­lo, London: Uni­ver­sity of Toron­to Press.

[Bredekamp et al. 2008a]: Bredekamp, Horst; Schneider, Birgit & Dünkel, Vera (2008). Das Tech­nische Bild. Kompen­dium zu einer Stil­geschich­te wissen­schaftli­cher Bilder. Berlin: Aka­demie. [Gall 2007a]: Gall, Ale­xander (Hg.) (2007). Kon­struieren, Kommu­nizie­ren, Präsen­tieren. Bilder von Wissen­schaft und Technik. Göttin­gen: Wall­stein. [Groß & Westermann 2007a]: Groß, Dominik & Wester­mann, Stefa­nie (Hg.) (2007). Vom Bild zur Er­kennt­nis? Visu­ali­sierungs­konzep­te in den Wissen­schaften. Kassel: Kassel Univ. Press. [Mößner & Liebsch im Erscheinen a]:
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[Stafford 1998a]: Stafford, Barbara Maria (1998). Kunst­volle Wissen­schaft. Aufklä­rung, Unter­haltung und der Nieder­gang der visu­ellen Bildung. Amster­dam, Dresden: Verlag der Kunst.


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Seitenbearbeitungen durch: Nicola Mößner [96], Joerg R.J. Schirra [58] und Dimitri Liebsch [15] — (Hinweis)