Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der

000_Ju_Kol_Graf_Titel
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 1
Nordrhein-Westfälische Akademie der
Wissenschaften und der Künste
Gefördert durch
000_Ju_Kol_Graf_Titel
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 2
000_Ju_Kol_Graf_Titel
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 3
Rüdiger Graf und Florian Leese (Hg.)
VISUALISIERUNG
DER WISSENSCHAFT
Ferdinand Schöningh
000_Ju_Kol_Graf_Titel
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 4
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der
Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im
Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
© 2016 Ferdinand Schöningh, Paderborn
(Verlag Ferdinand Schöningh GmbH & Co. KG, Jühenplatz 1,
D-33098 Paderborn)
Internet: www.schoeningh.de
Alle Rechte vorbehalten. Dieses Werk sowie einzelne Teile desselben sind
urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung in anderen als den gesetzlich
zugelassenen Fällen ist ohne vorherige schriftliche Zustimmung des Verlages nicht zulässig.
Printed in Germany. Herstellung: Ferdinand Schöningh, Paderborn
ISBN 978-3-506-78646-3
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 5
INHALT
5
Inhalt
001_Inhalt
Rüdiger Graf und Florian Leese
Vorwort. Sichtbarmachen und Verstellen.
Visualisierungspraktiken in den Wissenschaften . . .
7
Rüdiger Graf
Ölbilder. Visualisierungen der globalen Ölwirtschaft
im 20. Jahrhundert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Roland Reinehr und Annika Sommerfeld
Zustandsbilder. „Live Cell Imaging“ zur Visualisierung
biochemischer Prozesse in vivo . . . . . . . . . . . . . . .
53
Florian Leese
Abstammungsbilder. Konstruktionsprinzipien und
Entstehungsgeschichte evolutionärer Stammbäume
73
Alex Greilich
Projektionsbilder. Die Bedeutung des Beobachters in
der Physik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
001_Inhalt
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 6
Sina Ober-Blöbaum
Mathematik im Bild. Das mathematische Porträt
Inhalt
6
..
125
Dominik Höink
Klangbilder. Zur Visualisierung von Musik und musikalischen Verläufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
155
001_Inhalt
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 7
VORWORT
001_Inhalt
10.10.2016 19:32 Uhr
Seite 8
002_Vorwort
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 9
SICHTBARMACHEN UND
VERSTELLEN
Visualisierungspraktiken in den Wissenschaften
Rüdiger Graf und Florian Leese
Vorwort
9
Im Jungen Kolleg der Nordrhein-Westfälischen Akademie
der Wissenschaften und der Künste sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Fachrichtungen versammelt,
um, wie es in der Selbstbeschreibung des Kollegs heißt,
„ihre Projekte in interdisziplinären Arbeitsgruppen unter
dem Dach der Akademie zu diskutieren.“1 Mindestens einmal im Jahr stellen sie ihre Arbeit auf einem Forschungstag
einer breiteren Öffentlichkeit vor. Nicht erst bei dieser popularisierenden Präsentation spielen Visualisierungen wissenschaftlichen Wissens eine Rolle. Vielmehr sind Visualisierungspraktiken auch für die intradisziplinäre Wissenskommunikation zentral und werden noch einmal wichtiger für
den interdisziplinären Austausch.
Zwar müssen die Jungen Kollegiaten ihre Auswahlgespräche vor den Mitgliedern der Akademie ohne jegliche
Hilfsmittel bestreiten und können sich nur der Kraft des gesprochenen Wortes bedienen. Wenn es aber nach der Aufnahme darum geht, den Mitkollegiaten die eigenen Forschungsprojekte vorzustellen, greifen jedoch die meisten auf
zumindest einige wenige Visualisierungen zurück, um Kernelemente ihrer Arbeit zu vermitteln. Sie nutzen, mit Bruno
Latour gesprochen, kleine Objekte, die „mobil, aber auch
unveränderlich, präsentierbar, lesbar und miteinander kombinierbar sind“. Oftmals sind dies einprägsame Bilder oder
Graphiken, die wesentlich komplexere Zusammenhänge in
der Welt sichtbar machen sollen, um so möglichst schnell
002_Vorwort
Rüdiger Graf und Florian Leese
10
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 10
„Alliierte“ oder zumindest Sympathisanten für die jeweilige
wissenschaftliche Auffassung zu gewinnen.2 In besonderem
Maße gilt dies für natur- und ingenieurswissenschaftliche
Disziplinen, in denen die untersuchten Phänomene entweder extrem klein (z.B. Moleküle, subatomare Teilchen) oder
aber so groß (z.B. Planeten, Galaxien) sind, dass die wissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten ohne spezielle bildgebende
Verfahren abstrakt und ungreifbar blieben oder ohne spezielle Visualisierungspraktiken nicht erforscht werden können.
Entsprechend zeigte sich bei der Verwendung von Visualisierungen in den Projektvorstellungen im interdisziplinären
Jungen Kolleg eine recht deutliche Differenz entlang der
Trennungslinie von Natur- und Geisteswissenschaften, die
sich im 19. Jahrhundert etabliert und auch in der Struktur
wissenschaftlicher Akademien niedergeschlagen hat.3 Keiner der Naturwissenschaftler und Ingenieure kam ohne Bilder aus, während es Vertreter der geisteswissenschaftlichen
Disziplinen gab, die sich in ihren Präsentationen zwar vieler Sprachbilder bedienten, aber keine Folien oder Poster
nutzten. Die Aufforderung, ihr Wissen in Postern zu präsentieren, wurde hier von manchen gar als Zumutung empfunden, weil sie es jenseits der sprachlichen Fassung für nicht
leicht visualisierbar hielten. Zugleich fragten einige der
Geisteswissenschaftler aber auch, wie die Komposition und
Farbauswahl der bunten Bilder und Filme ihrer naturwissenschaftlichen Mitkollegiaten eigentlich genau zustande gekommen waren, und sprachen damit ein Problem an, das
auch in den Naturwissenschaften selbst reflektiert wird.4 Aus
der Beobachtung unterschiedlicher Visualisierungskulturen
entstand die Idee, im Rahmen einer Arbeitsgruppe die Bedeutung von Visualisierungspraktiken in den verschiedenen
Fächern genauer zu untersuchen. Teilergebnisse dieser Arbeitsgruppe, der noch weitere Kollegiatinnen und Kollegiaten angehörten, präsentiert der vorliegende Band.5
In den Diskussionen der Arbeitsgruppe selbst zeigten
sich ebenfalls rasch die unterschiedlichen Perspektiven von
Natur- und Geisteswissenschaftlern auf die Visualisierung
wissenschaftlichen Wissens: Grundsätzlich betonten die Naturwissenschaftler vor allem die erkenntnisfördernde Funk-
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 11
tion der in ihren Fächern vorherrschenden Visualisierungspraktiken. Erst mithilfe spezieller bildgebender Techniken
könnten die häufig hochkomplexen oder mikroskopisch
kleinen Zusammenhänge in ihren jeweiligen Forschungsfeldern sichtbar gemacht werden. Durch sie werde wissenschaftliche Evidenz erzeugt und der Wissenstransfer vereinfacht.6 Dieser Nutzung von Visualisierungen standen die
Geisteswissenschaftler skeptischer gegenüber und betonten stattdessen oft weniger den durch das Bild erzielten Erkenntnisgewinn als vielmehr den Verlust all dessen, was in
ihm nicht repräsentiert werde. Wo die Naturwissenschaftler
tendenziell „Seht her, was das Bild zeigen kann“ sagen wollten, meinten die Geisteswissenschaftler, betonen zu müssen,
dass es so einfach wie im Bild ganz gewiss nicht sein könne.
Jenseits dieser wissenschaftskulturellen Differenz zeigten die
Diskussionen dann aber, dass die Naturwissenschaftler sehr
viel mehr zu sagen hatten über die physiologischen und
technischen Mechanismen der Bildproduktion und damit
auch darüber, was Bilder tatsächlich sichtbar machen und
was nicht, als bei deren innerfachlicher Nutzung zum Ausdruck kam, und das geisteswissenschaftliche Wissen auch
nicht so frei von Visualisierungstechniken war, wie es zunächst den Anschein haben sollte.
Das Spannungsverhältnis von Sichtbarmachen und Verstellen, das alle Visualisierungspraktiken kennzeichnet, steht
auch im Zentrum der Beiträge dieses Bandes, die einen Teil
der interdisziplinären Debatten der Arbeitsgruppe wiedergeben und ihre disziplinären Ursprünge in der Geschichtsund Musikwissenschaft, der Medizin und Biologie sowie der
Physik und Mathematik haben.
Unter dem Titel „Ölbilder“ untersucht der Historiker Rüdiger Graf „Visualisierungen der globalen Ölwirtschaft im
20. Jahrhundert“ als Kunstwerke ganz eigener Art. Während
wir täglich in vielfältiger Weise mit Ölprodukten in Kontakt
kommen und zumindest als Konsumenten an der Ölwirtschaft teilhaben, ist diese doch nicht als Ganze zu erfassen,
sondern bedarf vielmehr der Visualisierung. Diese erfolgt
sowohl auf Landkarten, auf denen zentrale Parameter wie
Ölreserven, -produktion oder -verbrauch graphisch ver-
11
Vorwort
002_Vorwort
002_Vorwort
Rüdiger Graf und Florian Leese
12
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 12
zeichnet werden, als auch in metonymischer Form, indem
einzelne Bilder als stellvertretend für die gesamte Ölwirtschaft gesetzt werden. An ausgewählten Beispielen zeigt der
Beitrag, dass die Art der Visualisierung sich nicht von selbst
ergibt, sondern vielmehr immer mit bestimmten politischen
und wirtschaftlichen Interessen verbunden ist, die zwar bestimmte Aspekte hervorheben, zugleich aber immer auch
andere in den Hintergrund treten lassen oder intentional
verschleiern.
Die Konstitution wissenschaftlicher Erkenntnisse durch
die Erfindung neuer Techniken der Visualisierung untersuchen der Mediziner Roland Reinehr und die Biologin Annika Sommerfeld am Beispiel der Visualisierung biochemischer Prozesse, der „Prozessbilder“ des sogenannten „Live
Cell Imaging“. Dabei liefert ihr Beitrag einen Überblick über
die rasanten Entwicklungen in der Mikroskopie in den vergangenen Jahren und die Forschungsbereiche, in denen die
neuen Verfahren zum Einsatz kommen. Im Unterschied zu
den klassischen elektronenmikroskopischen Techniken erlauben es die neuen Verfahren, lebende Zellen in Echtzeit
bei ihrer ‚Arbeit‘ zu erforschen. Ferner können mithilfe gentechnischer Verfahren, spezieller Färbe- und Bildbearbeitungsmethoden selektiv bestimmte zelluläre Prozesse dargestellt und andere ausgeblendet werden. Diese modernen
Techniken haben das Prozessverständnis auf subzellulärer
Ebene revolutioniert und essenzielle Erkenntnisgewinne in
Biologie, Biochemie und Medizin ermöglicht.
Während der Beitrag zum Live Cell Imaging die Auswirkungen jüngster Visualisierungstechniken in den Blick
nimmt, untersucht der Biologe Florian Leese unter dem Titel
„Abstammungsbilder“ die Bedeutung einer älteren Kulturtechnik, nämlich des Zeichnens von Stammbäumen für die
Erfassung und Darstellung evolutionärer Prozesse. Am Beispiel der bereits im Mittelalter populären Familienstammbäume charakterisiert er spezifische Merkmale und Vorteile
des Baumsymbols. Anschließend zeigt Leese, wie die visuelle Metapher des Baumes in den unterschiedlichsten Kontexten bei der Beschreibung der organismischen Vielfalt genutzt wurde. Neben rein praktischen Aspekten wie der
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 13
Komplexitätsreduktion und damit dem Schaffen von Bedingungen, um evolutionäre Einsichten in die Vielfalt organismischen Lebens erst zu ermöglichen, wurde die Baummetapher auch immer wieder genutzt, um gezielt weltanschauliche Aspekte zu transportieren. Abschließend diskutiert
Leese auch die Grenzen der Visualisierung durch Stammbäume, die in den letzten Jahren zunehmend deutlich geworden sind.
Der Physiker Alex Greilich unterscheidet in seinem Beitrag zu den „Projektionsbildern“ der Physik zwischen einer
„beschreibenden Visualisierung“, bei der mathematische
Gleichungen graphisch dargestellt werden, um sie leichter
fassbar zu machen, und einer grundlegenderen Visualisierung, bei der physikalische Phänomene durch menschliche
Sinnesorgane und ihre technischen Erweiterungen überhaupt erst sichtbar gemacht werden. Während der erste Fall
verhältnismäßig unproblematisch ist, wirft der zweite grundsätzliche epistemologische Fragen auf, die am Beispiel der
Quantenmechanik diskutiert werden. Denn hier zeigt sich,
dass die Sichtbarmachung quantenmechanischer Phänomene diese immer verändert, so dass wir nicht diese Phänomene selbst, sondern immer nur ihre für uns visualisierte
Form erfassen. Daraus werden aber keine radikal-konstruktivistischen Schlussfolgerungen abgeleitet, sondern vielmehr,
dass die Erkenntnis der physikalischen Welt nur durch die
Korrelation verschiedener perspektivischer Zugangsweisen
möglich ist.
Die Mathematikerin Sina Ober-Blöbaum beschäftigt sich
mit dem was Greilich „beschreibende Visualisierung“ nennt
und zwar genauer mit der Frage, wie eine mathematische
Gleichung in einem Bild dargestellt werden kann, das heißt
mit dem mathematischen Porträt. Diese wird am Beispiel
der Visualisierung dynamischer Systeme im Phasenporträt
untersucht, wobei deutlich wird, dass der Porträtbegriff hier
nicht willkürlich gewählt wurde. Denn tatsächlich besteht
eine Ähnlichkeit zwischen dem mathematischen Porträt und
der Porträtmalerei darin, dass beide Charakteristika aufweisen sollen, die das jeweils porträtierte Objekt von anderen
seiner Art unterscheiden. In beiden Fällen erschließen sich
13
Vorwort
002_Vorwort
002_Vorwort
Rüdiger Graf und Florian Leese
14
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 14
diese Merkmale nicht von selbst, sondern hängen, wie die
Lesbarkeit anderer Sprachen auch, vom Vorwissen des Betrachters oder der Betrachterin ab.
„Klangbilder“ stehen im Zentrum des Beitrags, in dem
der Musikwissenschaftler Dominik Höink die „Visualisierung von Musik und musikalischen Verläufen“ diskutiert.
Die sprichwörtliche Unterscheidung von Augen- und Ohrmenschen übersieht, dass auch Musiker Augen brauchen,
um Noten zu lesen und Musik in verschiedenen Aufschreibesystemen visualisierbar ist. Diese Notenbilder, ihre Intentionen, Funktionen und Komplexitätsreduktionen untersucht
der Beitrag an verschiedenen Beispielen. Wie schon die anderen Visualisierungen sind auch die Notationen der Musik
voraussetzungsreich, so dass die Musik in ihnen nur sehen
kann, wer zuvor die entsprechende Sprache erlernt hat. Zugleich argumentiert Höink auch, dass das Notenbild im
Kompositionsprozess mehr ist als die bloße Visualisierung
der vorgestellten Musik, insofern die Art der Notation auch
die Gestalt der Komposition beeinflusst.
Alle Beiträge legen also nahe, dass Visualisierungen
nichts Kontingentes, dem eigentlichen Erkenntnisprozess
Nachgeordnetes sind und nur zur Kommunikation des auf
andere Weise Erkannten eingesetzt werden. Vielmehr spielen sie an vielen Stellen eine zentrale Rolle im Erkenntnisprozess selbst, der somit nicht von ihnen abzukoppeln ist.
Zugleich sind sie aber innerhalb dieses Prozesses nicht vollständig zu begründen und zu rechtfertigen. Vielmehr folgen
Visualisierungspraktiken auch außerwissenschaftlichen Konventionen und Einflussfaktoren, wie zum Beispiel technischen Entwicklungen. Diese gilt es sowohl in ihrer erkenntnisfördernden Kraft adäquat zu reflektieren als auch ihre
Blindstellen und systematischen Verzerrungen zu berücksichtigen. Darüber hinaus resultiert die Art der Visualisierung gerade im interdisziplinären Kontext und bei der Präsentation von Erkenntnissen für ein breites, nicht-wissenschaftliches Publikum oftmals aus handfesten Interessen und
seien es nur die, im Wettbewerb um Forschungsfördermittel
mit den schönsten Bildern zu punkten. Gerade in diesen
Fällen ist es entscheidend, die erkenntnisfördernde Kraft von
002_Vorwort
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 15
Visualisierungen zwar zu nutzen, dabei aber zugleich auf die
möglichen Verzerrungen und Ausblendungen hinzuweisen.
Anmerkungen
15
Vorwort
1 Für die intellektuelle und finanzielle Förderung dieser Möglichkeit, mit
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern anderer Fachrichtungen in
Austausch zu treten, danken wir der Nordrhein-Westfälischen Akademie
der Wissenschaften und der Künste, der Stiftung Mercator und dem Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen sowie persönlich und herzlich Herrn Professor Dr. Dr.
Hanns Hatt und Frau Ministerin Svenja Schulze.
2 Bruno Latour, Drawing Things Together. Die Macht der unveränderlich
mobilen Elemente, in: Andréa Belliger/David J. Krieger (Hrsg.), ANThology. Ein einführendes Handbuch zur Akteur-Netzwerk-Theorie, Bielefeld 2006, S. 259–307, hier S. 266.
3 Lorraine Daston, Die Akademien und die Einheit der Wissenschaften.
Die Disziplinierung der Disziplinen, in: Jürgen Kocka, Rainer Hohlfeld,
und Peter T. Walther (Hrsg.), Die Königlich Preussische Akademie der
Wissenschaften zu Berlin im Kaiserreich. Berlin 1999, S. 61–84.
4 Julio M. Ottina, Is a picture worth 1,000 words? Exciting new illustration
technologies should be used with care, in: Nature 421 (2003), S. 474–
476; Ulrich Pontes, Realität, Schein, Trug? Visualisierungen zwischen
Wirklichkeit und Konstruktion, in: Junge Akademie Magazin 14 (2012),
S. 5–9.
5 Für Hinweise und Diskussionsbeiträge vor allem zu Beginn der AG danken wir Sebastian Lohsse, Anke Schmeink, Christian Tapp, Gottfried Vosgerau und Cornel Zwierlein.
6 Die Bedeutung von Visualisierungsmethoden in den Naturwissenschaften wird durch die Tatsache untermauert, dass zahlreiche Nobelpreise im
Bereich Medizin und Chemie für eben solche Techniken vergeben wurden, so z.B. erst 2014 der Nobelpreis für Chemie für die Entwicklung der
superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie.
002_Vorwort
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 16
002_Vorwort
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 17
KAPITEL 1:
ÖLBILDER
002_Vorwort
10.10.2016 19:33 Uhr
Seite 18

Download Report