NIIIIQli.chllQl(igien im KIJIlI!!.'*1 Hrsg. A. Nunfliluml. J. $cllllllllllcr. A. St'h,,'(,,= 8cl'/in; Aknrh'ml:ft*hl.' Verfugsgesd/sr:hufi. 1(}(}fi Kein Weg vorbei an der Natur: Natur als Gegenpart und Voraussetzung der Nanotechnologie Gregor SC HI EMANN Philosophisches Seminar I FB A. Berg/sehe Universität Wllppertal schiellllJlI lI@lllli-\\'/IppertlJl,de i\b~l r.ft. Two erileria are proposed for char.lC1Crizing Ihe diverse alld nOI ycl perspkllolls relalions b!:otween nanotcehnology und n3[llrc. They assumc a concepl or nature as Ihat whieh is not made by human action. One of Ihe crilena endorscs a distinelion betwcen na«urnl and artificial objects in nanolcehnology: Ihc other al* lows for a diSClIssion or lhe polen lial nanOlcchnologiea l modilicBlion or nature. InMlfar as CIlITenl trends may bc raken BS indieative of future developmcnl . nanolechn()logy might intrc~singly use Ihe model or na rure as a point or oricntBlion, whilc many oCUS produels will continue 10 be elcu rly di5linguished from IIft rurc . 1. Einleitung l Das Verhältni s von Nanotechnologie und Natur ist in zwe ifac her Hinsicht problematisch. Um diese Problematik einfuhrend zu charakterisieren, möchte ich rUf "Nanotechnologie" und .,Natur" jeweils eine Definit ion vorgeben, die ich später näher erläutern werde. Nach diesem Verständnis gehören nanotechnologische Gegenstände zu denjenigen technisch hergestellten Gegenständen, die aus Prozessen hervorgehen, " Ihat exhibit fundamen tal control of the physical and chemieal attributes of molecular-scale struc- (Ures" {Sti:< 200 1. S. 9). Mit der Nanotechnologie hält e ine präzis planbare Naturverändenmg in der Grössenordnung von mehreren Atomen Einzug. Nanotechnologie umfasst nicht nur die Manipu lation von natürl ichen Molekülen, sondern auch die SchalTung von Molekülen, die in der Natur nicht vorkommen. ln dem hier gemeinten Sinn sind Mo lekü le oder andere Objekte natürlich, wenn sie nicht vom Menschen gemacht sind bzw. kein Anlass besteht. einen künstlichen Urspnmg ihrer Entstehung anzunehmen. Insofern sich einige nanotechnologische Gegenstände deutlich von vergleichbaren nattlrl ichen unterscheiden, andere aber mit natürlichen Gegenständen identisch sind, kann man das Verhältnis zwischen Nanotechnologie und Natur als uneinheit lich bezeichnen. Ich beg inne mit einigen Beispie len Rir die NichtnalÜrlichkeil nanotechnologischer Produkte. die wie bei anderen menschlichen Herstellungen am offenkundigen kiinstlichen Ursprung erkennbar ist • Für med izinische Zwecke werden beisp ielsweise nicht in der Natur vorkommende Moleküle synthet isiert, die sich dafür eignen, Medikamente gezielt an best;rmnte Körperstei len zu transportieren. Dic~er TCK t iSI aus deI ins Deulsche übersetzten ul1d (lbcrnrbeitelen fassung von SCh'Cn1.111n 2005b her- \'orgcj}lUi:CIl . • Oie Werkstoffwissenschaflen sind an der nanotechnologischen Herste ll ung von Materialen interessiert, weil sie für den Bau von makroskopischen Produkten wesentlich bessere Eigensclmflen (z. B. der Fest igkeit) auf\veiscn als aus NaturstofTen gewonnene Materialien . • Im Nanobereich sol.len kleinste elektrische oder mechanische Systeme struktumnalog zu den heute verwendeten makroskopischen Systemen konstruiert werden (z.B. Schalter, Motoren, Getriebe), die nicht an Vorbildern der Natur orientiert sind. Nanotechnologische Produkte, die in der Natur nicht vorkommen, bilden eine künstliche Welt, deren Verhältnis zur Natur insofern problematisch ist, als ihre Nowrvert/"äglichkeil noch weitgehend ungeklärt ist. Zum einen könnten unkontrollierte Freisetzungen solcher Nanoobjekte eine neuartige Dimension von lebensbedrohlichen Umweltverschmutzungen darstellen. Zum anderen kann man nicht ausschliessen, dass auch die kontrollierte Einbringung von nichtnatürlichen Nanoprodukten in die Natur. insbesondere in den menschlichen Körper, mit erheblichen Risiken verbunden wäre. In beiden Fällen würden die Gefahren mit der K.1einheit und der damit verbundenen Reaktivit!il dieser Produkte zusammenhängen. Sie vennögcn tief und irreversibel in biotische Systeme einzudringen lind deren Lebensfunktionen nicht nur positiv zu beeinflussen, sondern auch zu stören bzw. zu zerstÖren-. Gegenüber den bisher üblichen makroskopischen Teehnologien steht die NanOlechnologie insofern in einem anderen Verhältnis zur Natur als sie in kleinsten Dimensionen die Funktionsweisen von natürlichen Systemen beeinflussen kann. Aber die Nanotechnologie scham nicht nur eine von der Natur unterschiedene Kunstwelt. Sie ist auch eine auf neue Weise auf Naturprozesse und -stoffe bezogene Technologie.2 ln dieser Hinsicht ist ihre AbgreJllJll/g gegenüber der Natur problematisch. Auch hierfur möchte ich Beispiele anfUhren: • Im abiotischen Bereich verspricht man sich von der Enlwick lung der Nanotechnologie nicht nur die Herstellung massgeschneiderter künstlicher Werkstoffe, sondern auch verbesserte Bedingungen fur den künstlichen Nachbau von Stoffen, die nur in aufwändigen Verfahren aus der Natur gewonnen werden können (analog zur biotechnologischen Herstellung Z.B. von menschlichem Interferon, Insu lin usw.). Je perfekter es möglich ist, Moleküle im Nanobereich nach dem Vorbi ld der Natur zusammenzusetzen, desto unanwendbarer wird die Unterscheidung von Natur und Technologie in diesem Bereich. • Schon jetzt setzt die Nanotechnologie bei der Bottom-Up-Herstellung von Stoffen Verfahren der Selbslorganisation ein, die einige Ähnlichkeit mit in der Natur vorkommenden Prozessen aufweisen (z.B. die spontane Bildung von GaAs-Quanlenpunkten, vgl. Wevers & Wechsler, S. 11). • I.n einigen nanotechnologischen Systeme!) werden Elemente biotischer Herkunft verwendet. So kotnmen in elektronischen Bauteilen DNA-Molekü le zum Einsatz. Sie gehören ihrem Ursprung, nicht aber ihrer Funktion nach zur Natur. Andere nanotechnologische Produkte. sollen neuartige biokompatible (z.B. Beschichtungen von künst lichen Gelenken) oder bioanaloge (z.B. hydrophobe) Eigenschaften aufweisen. Die Problematik der Naturverträglichkeit kann bei den nanotechnologischen Gegenständen und Techniken, die eine enge Verwandtschaft zu Natürlichem aufweisen oder mit ihm gar identisch sind, ebenso auftreten wie bei den deutlich von Natürlichem unNegroni 2002, S. 4: "Nanott:dmology ( . . . ) can bc oricntcd eilher 10 reproducc naturallhings Of proccsscs. exhibiting difTen:nl features, or 10 produce new objeclS Õ materials". K"I" W<'g ,,,,,./>ei Im der N<llur 11 7 terschiedenen. Der Grad der Lebensbedmhlichkei t eines künstlich hergestellten Stoffes steht bei spielsweise in keiner eindeutigen Beziehung zum Grad seiner Strukturähn lichkeit mit natürlichen Stoffen. Die Einbringung von künstlich erzeugten naturidentischen Stoffen in natürliche Kreisläu fe kann um einen weiteren Aspekt exemplarisch zu benennen zu erheblichen Störungen dieser Kreisläufe fUhren. Trotz der Bedenken. die auch gegenüber den Olm Vorbild der Natur orientierten Stoffen und Prozessen berechtigt sind. besteht doch die Hoffnung, dass eine grössere Natumähe der Nanotechnologie ihre Gefahren vermindern könnte.) Die praktische Relevanz der Gefahren, die möglicherweise von der Nanotechnologie rur Lebensprozesse ausgehen und ausgehen werden, bildet die wohl wicht igste Motivation fiir die Frage nach den Beziehungen von Nanotechnologie und Natur. Bei einer Technik, die die synthetische Herstellung von naturident ischen Gegenständen erlaubt lind kleinste Veränderungen von Natur auf der Mo lekülebene wunschgemäss auszuHlhren vermag, stellt sich die Frage ihrer Beziehungen zur Natur aber auch in theoreti- .scher Hins icht. Ist es überhaupt noch möglich, zwischen Natur und Technik zu unterscheiden, wenn Natur fiir technische Zwecke bereits in den Dimensionen von Molekülen veränderbar wird? Setzt Natur, wenn sie sich von Technik denn überhaupt abheben lässt, dieser noch Grenzen? Diese Fragestellungen haben vor dem Hintergrund des abendHindischen Kulturkreises, in dem Technik zu den Gegenbegriffen der Natur zählt. ei ne nich t zu überschätzende Bedeutung. In ihrem Gegensatz zur Technik gilt Natur als Inbegriff dessen, was auch ohne den Menschen da ist bzw. da sei n könnte. Während Technik als Menschenwerk im Prinzip vollkommen durchschaubar ist, entzieht s ich Na tur in ih rer Eigensländigkeil dem mensc hlichen Erkennen. Bis heute komml dem Naturbegriff eine orientierungsleitende Funktion zu, die untergraben würde. wenn sich seine Differenz zur Technik nicht mehr aufrechterhalten liesse. Können aber diese Fragestellungen beantwortet werden. wenn sich die Beziehungen zwischen Nnnotechnologie und Nillur selbst unterschiedl ich gestalten'! Man könnte versucht sein anzunehmen, dass eine Einengung des Begriffes der Na/lotechnologie zu eindeutigeren Aussagen fiihren würde. Gegen diese Vermutung sprich t aber der noch geringe Entw icklungsstand der Nanotechnologie, die nach übereinstimmendem Urteil ihrer Analystlnnen weniger schon im Stad ium einer funktionierenden Technologie als vielmehr noch im Stadium der Erforschung ihres noch wenig klar umrissenen Gegenstandsbereiches liegt, weswegen die betre llenden Disziplinen auch meist zur Grundlagenforschung zu rechnen sind.4 Die kaum erschlossenen Stnlkturen dieses Bereiches versuchen die unterschiedlichsten Disziplinen aufzuklären. Eine Präzisierung des Begriffes wi rd deshalb die Vielfalt der unter ihn fa llenden Objekte nur bedingt begrenzen. Auch eine Reduzierung des Umfangs des NalllrbegriJJes ist vermutlich nicht geeignet, die verschiedenen Möglichkeiten, mit denen sich die Nanotechnologie auf Natur beziehen kann, einzuschränken. Die von mir vorausgesetzte Bedeutung entspricht, wie ich zeigen möchte. durchaus in der Nanotechnologie selbst und zu Recht verbreiteten Verwendungsweisen . Man muss deshalb kOl/stalieren. dass da.s Verhältnis 1'011 IIollotechlI%gi.schel/ III/d IIQtii/'lichell Objekten unter den gegenwärtigen Umställden insgesaml lIich, eindelltig zu charakrerisieren ist. Aus der Vielfalt der Beziehungen zwischen Nanotechnologie und Natur fo lgt aber nicht. dass auch eine Vielfalt von Kriterien zur Beschreibung dieser Beziehungen heZu den Il,i! der Vcrwendung von nUIlOICl: hnotõisch~n Produkten vt"rbundcncn Risiken vgL auch: ~hns- SOli 20()4 " nd Grinbs llrn arnl Dllpuy 2004. Z.B. Siegel er "I. t999. S. J 1 1~ : Stix 200t: Jopp 2004. 5 36 ", rangezogen werden muss. Meine These ist vielmehr. dass sich die unterschiedlichen Beziehungen durch ei nheit liche Kriterien charakterisieren lassen, die Huch erste Antworten auf die angesprochenen Fragestellungen gestatten. Dabei kann man sich nicht au f die bisher nur wenig entwickelte ph ilosophist he Diskussion der Nanotechnologie sIiilzen,3 Einen geeigneten Ansatzpunkt bildet der vorgeslellle Nalurbegriff, aus dem sich zwei gnmdlegende Bestimmungen des Verhältnisses von Nanotechnologie und Natur ableiten: • Erstens !!isst sich aus der Präzision des NaturbegrifTes als dem nicht vom Menschen Hervorgebrachten ein Kri terium gewinnen, das zwischen natiirlichen lind küns llichel/ Objekten der Nanotechnologie unterscheidet (Abschnitt 3). • Zwe itens gestattet der Naturbegrifr die Grenze der Reichll'Cite der Nal/otechnologie zu charakterisieren (Abschnitt 4). Diese zwei Kriterien erlauben ausserdem eine Diskussion der Beziehungen zwischen den nanotechnologischen Objek ten und den Objekten der lebenden Na/w . Letztere sind die Paradigmen e ines Verständnisses von Natur als nicht vom Menschen hervorgebracht. Keines der bekannten Naturgesetze schliesst aber die Möglichkeil aus, dass Leben zukünftig künstlich mit den Miueln der Nanotechnologie hergestelll wird. Eine auf diesem Wege herbeigefilhrte Aufl ösung des Unterschiedes zwischen den künstlichen Nanoobjekten und den lebenden Naturobjekten wäre d ie grösste denkbare Veränderung im Verhältnis von Naturtechnologie und Natur (Abschnitt 5). Bevor ich d ie Kriterien ausruhre, möchte ich wie angekilnd igl den von mir einflIhrend verwendeten Begriff der Nanotechnologie erläutern, um deutlich zu machen, weIche seiner Bestimmungen in das Vc:rhä1tnis zur Natur eingehen. 2. Zur Definition der Nanotechnologie Die einfiihrende Kennze ichnung der Nanotechnologie ist nur ein Teit einer von Mihai l C. Roco stammenden Definition. nach der die nanotechnologischen Materialien und Systeme die folge nden "key properties" besitzen:6 they have at least one dimension of abmtt one 10 100 nanometers, they are des igned through processes that exhibit fundame ntal control of the physical and chemieal att ributes of molecular-scale slructures, und they can be combined to form larger structures. (Slix 2001, S. 9) Nanotechnologie ist die Gewinnung und Anwendung von Wissen zum Zweck der Herstellung solcher Materialien und Systeme. In der gegenwärtigen Phase der Erkundung Die philosophische Diskussion beschränkt §ich vor allem auf ethische und tcehnikphilosophischc Frogcstet!ungen. bei deuen die begriflliehe Bestimmung des Verhliltnisses von Nunote<:hllologie und Natur al * lcnfaJls eine untergeordnete Ro tte spielt. Vgt. die Ñno*STS Bibliogrophie der Universily o f SOult! eurer li na (hup:/Iwww.cla.sc.edufcpecs/nirtlbibl iography.hllllll.die .. schota rl y publ icatlolls in lhe hislol)'. phitosopt!y. Bnd sociology ofnBnoscicncc and tcehnotogy" en thllh. Zu den Ausnahmen gchön l ee 1999. die die Differenz zwischcll den Kategorien des Künstlichen und des NlItOrliehell aufomologischcr Basis bcgrtlndct und gegen die 1Il1nolechnologischrn Möglichkeiten ihrtr nahclu vnl\stllndigell Beseitigung verleidigt (vgl. insb. S. t 14123). Eine erste phitosophische Diskussion des Naturbcgriffes mit Bezug auf die öffemliehe Dars tell ung der NanQ!cehnotogic bietet Schiemann 201)48. Die gegenwärtig relevanten Definiti onen der Nanotechnologie werden ßlIsfllhrlich diskutiert in Schmidt f't 01. 2003. zu den Schwierigkeiten einer adäquaten Defini tion der Nanotechnologie vgL Fogclbcrg und Gtimen 2003, S. 48-51. Malsch t 997. '19 der elementaren HerslelJ ungsbedingungen gehen technologische und naturwissenschaflli che Gnmdlagenforschung ineinander über. Wo ich den Ausdm ck "Nanotechnologie" nicht ausdrücklich von Naturwissenschaft unterscheide, umfasst er auch diese. Rocos Bestimmung möchte ich mit zwe i Ergänzungen übernehmen. Die erste betrifft den Urspl1l11g lind Zweck der Nallotechnologie. Nanotechnologie iSI wie alle Technologie (ich umerscheide auch nicht zwischen Technik und Technologie) eine menschliche Unternehmung. Das Verhältnis der Nanotechno logie zur Natur reduziert sich aufVerhähnisse des Menschen und seiner Handlungen zur Natur. Als menschliche Unternehmung ist die Nanotechnologie ein kuilurhis torisches Phänomen, das sachge~ mässes und wissensbasiertes Können zum Einsatz bringt, um Zielsetzungen zu erreichen (von einer von Zielsetzungen abgelösten, sich verse lbständigenden Technologieentwicklung sehe ich hier ab), und sich nur analogisch oder metaphorisch auf die n ichtmenschl iche Natur übertragen lässt. Strenggenommen gibt es in der nichtmenschlichen Natur ke'ine nanotechnologischen Prozesse oder Objekte. DafUr, dass dies viele Nanotechnologlnnen allerdings anders sehen, wird der nächste Abschnitt einige Beispiele anführen, Meine zweite Ergänzung betTirn das Verhältnis der Nanotechnologie ZII anderell Teclmologiell. Unter .. fundamenla I control"' von Eigenschaften verstehe ich eine Realisation von gewünschten Eigenschaften. die lIber die Beeinflussung von vorgegebenen Eigenschaften hinausgeht. Dami t grenzt sich die Definition zusätzlich von der der Biound Gentechnologie ab, die insofern schon nicht in den Bereich der Nanotechnologie fallen. als sie es mit Ob~ek ten zu tun haben. die grössenmässig Iypischerweise oberhalb dieses Bereiches liegen. Die Eigenschaften biound gentechnologiscber Gegenstände werden nicht qua Herstellung erzeugt, sondern qua Einflussnahme verändert. Ohne diese Disziplinendifferenzierung könnte zwischen den Transferrichtungen von Nanotechnologie und Biotechnologie nicht unterschieden werden (vgl. Abschnitt 4). Die Defini tion schliesst weder die zukünftige Möglichkeit einer nanolechnologischen Herstellung von biotischen Stoffen oder l ebewesen noch die bereits bestehenden Übergänge und Überschneidungen zw ischen Nano-, Biound Gentechnologie aus. Ihre Anwendung auf die gegenwärtigen technologischen Möglichkeiten fuhrt aber zu einer Teilung in die wesen tlich abiotischen Produkte der Nanound die wesentlich biotischen Produkte der Biound Gentechnologie. Von einer Na/llr, die die Lebewesen lIIil umjasst, ist die gegenwärlige Nanotechnologie insoJem dellllich abgehoben, 3, Natur als nichl vom Menschen Hervorgebrach tes Der Naturbegriff ist in der Nanotechno logie so wenig wie in den Naturw issenschaften und den meisten Technologien thematisch. Grundlegende Kategorien werden auch in der N[lnotechnologie allenfalls noch und mit entsprechenden Unschärfen in Publikationen explizit verwendet, die sich an das Publikum anderer Disziplinen oder an die breitere Öffentlichkeit wenden. Diesen Verwendungen lassen sich verschiedene Bedeutungen des Naturbegriffes entnehmen, von denen ich annehme, dass sie auch in der wissenschaft lichen Praxis wirksam sind. Exemplarisch habe ich drei repräsentat ive und elektronisch erfasste Publikationen nach dem Vorkommen des Ausdruckes "NaBiotechnologie O1cinlallgcm~in die techn ische Nurzbarmachung von FOI1schrirrcn in der Enrwicktullll d .... Vcrfahrt'1t Und der lllsrn mlcntt d~r biologischcn Wissclischallcn. Gcntcdmologic bill! ats Teilgcbiet von Biotechnologie und Molcklilafbiologie vcrs tanden werdcll, "6 tur" untersuc ht: Den vom National Scienee and Technology Council (NSTC) der USA 1999 veröffentlichten Prospekt "NanotechnoJogy. Shaping the World Atom by Atom", den von der Zeitschrift Sciemijic Americoll 200 1 zusammengestellten Band Undersumding NOlloreclll1ology und das von B. Bhushan 2004 herausgegebene Springer Handhook ajNolloleclll/ology.8 In diesen Texten lassen sich e ine adjekt ivische und eine substantiv istische Verwendung als die zwei Hauplvarianlen der Bedeutung unterscheiden. Sie entsprec hen auch den heiden vom Tlle Nell' O:rford Dictiollory oj Ellglish angerührten Bedeutungen von Natur. Die adjekli1'ische Verwendung bezeichnet ,,(he basic or inherenl fealllres of somelh ing, especia lly when seen as characterislic of il" (The New Oxford Dictionary of English 1999). Typische Beispie le wären hierfür etwa .,Ihe wave nature of elecIrons" (NSTC 1999, S, I) oder "the cycl ie nature of Ihis proccss" (Bhushan 2004 , S. 156). Da diese Bedeutung auf keine bestimmten Eigenschaften referiert und sich erst aus dem jeweiligen Kontexl erschliesst, werde ich sie nicht weiler berücksichtigen. Die substalll;vistische Vetwendung gliedert sich in eine extensive und eine intensiona le Bedeutung, die sich auch im The New O:iford Dictiollory 0/ English nachweisen lassen, ohne dass dort exp lizit zwischen ihnen unterschieden wird: 9 Natur als .,Ihe phenomena of the physica l world collect ively [ ... ] as opposed 10 humans or human creatians" meint die extensionale, als •• the physical force regarded os causing and regulaling these phenomena" meint die intensionale Bedeutung (The New Oxford Dictionary of English 1999). Während die extensionale Besti mmung den Umfang des Begriffes negativ gegen menschliche Handlungen abgrenzt, nimmt die intensionale charakteristische Eigenschaften wie z.B. physikalische Kräfte als positive Merkmale au f. Exemplarisc h fLir die ex/ensionale Verständnisweise ist die in a llen Publi kationen vorkommende Rede von .,nature's own nanotechnology, which e merged billions of years ago when moleeules began organizing into the complex structures that could support life" (NSTC 1999, S. I. entsprechend z.B. Scientific American 2001. S. 9. Bhushan 2004, S. 2). Hieran schliesst sich d ie Unterscheidung zwischen natürl ichen und synthetischen Objekten an. wenn etwa davon gesprochen wird, ,.that nature cOssstrucls its objecls" (Bhushan 2004. S. 246), oder eine künstlich hergestellte Funktion dadurch gekennzeichnet wird. dass sie "unprecedented in nature" ist (Bhushan 2004. S. 283). Die intensionalen Verwendungen weichen von der genannten Lexikonbestimmung darin ab. dass die von ihnen genannten charakteristi schen Eigenschaften auch menschliche Handlungen und ihre Produkte mit e inbeziehen. So zi tiert die NSTC-Broschüre aus Richard Feynman 's berühmter Rede .. There is Plenty of Room al the Bottom" von 1959: ,.But we must always accept some atomic arrangement thai nature gives us" (NSTC. S. 4). Im gleichen Sinn beziehl sich Michael L. Roukes auf den Begriff der Natur. wenn er feststellt .. Nature has already set lhe rules for uso. (Roukes 2oola, S. 32). Die angeführten Beispiele fo lgen e inem intuiti ven technologischen Nalurvers t!indnis. das Natur a ls Ressource rur die Rea lisierung von Zwecksetzungen begreift. Es lässt begrim iche PrllzisiOss, auf die es a llerdings im Kontext des ausgewählten Veröffentlichungstyps nicht ankommt. vermissen. Zu den tenninologischen Unschärfen gehört auch die Vie ldeutigkeit des Begri ffes der Technologie. der nicht durchgängig als Konlrasl zu dem der Natur aufgefasst wird, sondern teilweise metaphorisch auf NaturvorNSTC 1999. Scienliflc Ameriean 200 1. Bhushnn 2004 . .. El< tension" hdsst die Klassc der Gegenstande. auf die sich cin Begriffbcziehl ... Intension" die Klasse dcr Merkmale. die in eioeT vollständigen konjunktiven Definition des Begriffe s auftreten. Zur o!lheteTI Bestimmung von cÄlensiona!cn und intensionalen Bedeutungcn dcs NaturbcgrilTes vgl. Schicm3nn 2005a. S. 4 f. und 436 f. Kein Weg ''arbe; an de,' NOIII/" 121 gänge übertragen wird. Ferner bleiben Beziehungen zwischen intensionalen und extensionalen Bedeutungen von Natur unberikksichligt. Zudem fehlt ein Kriterium rur die Unterscheidung von natürlichen Lind ki.lnsllichen Objekten. Diese Desiderata sollen durch eine Präzisierung des von mir vorgeste llten Begriffes behoben werden. Der NalurbegrifT, den ich nun erläutern möchte, schliesst an das intuitive Naturversländnis an, indem er nichl von einer positiven Kennzeichnung der Natur ausgeht, sondern von Zwecksetzungen: Natur ist das lIiehl vom menschlichen Halldelll Hervorgebrachte. Dieser Begriff grenzt sich gegenüber traditionellen Bestimmungen ab, die Natur durch positive Eigenschaftszuschreibungen wie Selbstbewegung bei Aristoteles oder Ausdehnung bei Descartes definieren.!O Den Ausdruck "nicht vom menschlichen Handeln hervorgebracht" verwende ich in einer engen und einer weiten Bedeulung. Während die enge Bedelltllng sich auf Gegenstände bezieht, deren Dasein nicht au f mensch liches Handeln zurückgeht (Gegenpart der Technik), bezeichnet die weile BedewlIl/g den empirischen Gehalt von Naturgeselzen, der sich menschlicher Verfiigung entziehl (Vomusselzung der Techni k).1 1 Die weite Bedeutung umfass t damit auch die dem menschlichen Handeln vorausliegenden Naturbedingungen. In den folgenden Absätzen dieses Abschnittes werde ich mich auf die enge, im nächsten auf die weite Bedeutung beschränken . Unter den heuligen Bedingungen einer hoch entwickelten Technologie lässt sich normalerweise nur mit wissenschafllichen Methoden festste llen. ob sich das Dasein eines Objekts mensch lichen Handlungen verdankt. Ich mhre deshalb ei n epis remisches Kriterium ein, nach dem ein Objekt zur Nalur gehön, wenn sich (mit allen ZII einer Zeit I'erfl;gbarell wissc/lSchaftlichen Melhoden) nichr ermitreln lössr, dass es VOll menschlichem Halide/li hervorgebracht wurde. IJ Umgekehrt ist ein Objekt als künstlich anzusehen, wenn es (wissenschaftlich nachgewiesen) durch menschliches Handeln entstand. Die Unierscheidung zwischen natürlichen und künstlichen Objekten erhäll mit der Anwendung dieses Kriteriums den Charakter einer empirischen Untersuchung. In Laborexperimenten kann die Na türlichke it von technologischen Objekten durch Verfa hren, die dem Turing-Test der künstlichen Inlelligenz ähnlich sind, beurteilt werden.1J Ein künsllich hergestellies Objekt würde demnach zur Natur gehören, wenn es (mi I allen zu einer Zei t verfiigbaren wissenschaftlichen Methoden) nicht gelänge, es von einem aus Natu rs toffen bestehenden idenlischen Objekt zu unterscheiden. Diese Anwendung des Kriteriums selzt das Wissen über alle vorhandenen Naturstoffe und -prozesse bzw. das Wissen über alle spezi fi schen Merkma le menschlicher Herstellungen voraus. 14 I" Hislorisch wird die ß eSlimmung der Nmur als das niehr vom Mcnschen Hergcslc:l llc im 19. Jllhrhundcn bedeutsam. Von herausr.lgcnder wirkungsgeschiehllicher Bedeutung ist Mi1l199t . Eill~ ñu~r ~ Formulie* mng is r Passmorc 1974. IL Die Exrension der ellgen ß edeulung kann cnlwcder intensional dnrch die Eigenschaft . nichl Buf meu5chlieh~ H1U1dcln zurückzugehen. oocr tx lCll sional durch Anfzahlung von clltspreehendcll GC1:cll5tUndcn beStimml werdell. Oie weile B~dclllung iSluur in tensionat durch den empirischen Gehalt von N3turgcsc!Zell. die sich auf die gesamle Wirklichkeit (die E~rcnsion dieser Bcdculung) bc::tiehcn. definicn. 'l Wilrde sich ein kilnstlichcr Gegensulild in keiner §eincr phänomenalen Eigcllsehanen von vergleichbaren narii rlichcn GcgclI§llinden untcrscheiden. dOrne er dennoch nicht zur Natur gnechnel werden. welln nmn scincn kllnstlidlell IIcrslcllullg§ursprung noch weiss (l .ß . naluridentische und VOll en!Sprechenden natürlichen Molcklllcn gdrennlc Moleküle) . " Dieser Test diem der Unlcrsuchung der f ähigke It von Computern , menschliche lnlclligenz nachzuahmen; Eine Person Meill zwei unsic hrbaren Objekten. von denc n das einc ein Melisch und das andere ein Com* pUler .st, Fmgen und soll prllfcn, ob spezi fi sche UnreM;Chiedc in den jeweiligen AnIWonen bc.'iIChcll . I' In dem Mass, wie sich die vou Lee 1999 zur Untcr>ehcidung der Kategorien des Kllnsllichcn lind NaHirliehcn v('rwendcndc\cn vC1>CllIcdenen Ikdculungcn des Na lurbcgri ffcs dllrch unterschiedliche ndcgrees of Grt'gQf Schi"",wm Ich möc!lIe dieses Kri terium mit einigen BeislJielen erläutern: Ihm zufolge hat es die Nanotechnologie mit natürl ichen Atomen zu tUn, wenn diese aus natürlichen Substanzen stammen (was in der Regel der Fall ist) oder ihre künstliche Herstellung wissenschaftlich nicht mehr nachweisbar ist. Insofern die Nanotechnologie naHlrliche Stoffe auf andere Weise gesta ltet, als sie in der Natur vorkommen, sind nanotechnologische Objekte Hybride VO ll Natur und Kunst. Das Kriterium streitet einem Gegenstand seine Natürlichkeit nicht ab, wenn er durch menschliches Handeln beeinflusst wird . So verlieren die Atome ihre Natürlichkeit nicht dadurch, dass man sie Zuerst isolieren muss, um sie später neu zusammenzusetzen.IS Bei der Zusammensetzung kann man verschiedene Fonnen der Einflussnahme unterscheiden. Eine schwache Fonn würde in der Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen rur einen unter diesen Bedingungen von selbst ablaufenden Synthelisiemngsprozess bestehen. Beispiel hierfür sind Selbstorganisationsprozesse zur Herstellung von Quantenpunkten. 16 Eine stärkere Fonn der Beeinnussung würde die Erzeugung eines Gegenstandes darstellen, in der jeder Herstellungsschritt einen gesonderten Eingriff erfordert, wie es fur die Verschiebung der Atome zutriffi, mit der M. Eigler 1989 das IBM*Logo im Nanomassstab herstellte. Das Kriterium lässt sich auf alle einleitend angefllhrten Beispiele rur die Problematik der Unterscheidung von künstlichen und natürlichen Objekten anwenden. Wo der Nanotechnologie ein perfekter Nachbau von natürlich vorkommenden Molekülen gelingt, rechnet das Kriterium sie in dem Moment zur Natur, wo der künstliche Ursprung nicht mehr nachweisbar ist (z. B. ununterscheidbare Vennischung mit den entsprechen* den natürlich vorkommenden Molekülen). Bei Selbstorganisalionsprozessen zur Er* zeugung von Nanoprodukten und bei ferti gen Nanoprodukten kann jeder Bestandteil und jede ihrer Eigenschaften auf Zugehörigkeit zu Natur oder Technik überpnlft werden. Es mag befremdlich anmuten, dass nach der obigen Definition nanotechnologische Objekte, z.B. synthetische Moleküle, ihren künstlichen Charakter in dem Augenblick verlieren, wo sie nicht mehr (wissenschaftlich) von Objekten unterscheidbar s ind , die auch in der Natur vorkommen. 11 Aber dies entspricht nicht nur einem traditionellen Nalurverständnis l & und dem von mir diskutierten gegenwärtigen Sprachgebrauch in der Nanotechnologie, sondern zeigt auch den Punkt an, wo die Unterscheidung des menschlich Hergestellten von Natur sinnlos wird. Drei Argumente lassen allerdings vermuten, dass die meisten nanotechnologischen Gegenstände nicht nur gegenwärtig, sondern auch bis auf weiteres VOn notiil'lichen Gegenständen unferscheidbar bleiben. Erstens geht es der Nanotechnologie vor allem um die Herstellung vOn künstlichen Produkten, die fUr die Menschen nutzileher !>ind als andere Produkte, unter die auch die in grösserem Umfang aus Naturstoffen gewonnenen anefaclieil)''' inl'inandcr übl:rlUbrcn lassen (Lee 1999. S. 82-84). können ~ie durch eins \'on Illir I'orgescblaKene epistemische Kriterium rcproduzien werden. " Sirenggenommen gilt dies nur, wenn die entsprechenden Atome aueh obne menschlicbes ZUlUn isolil'n vorkommen. 'f Wevers Bild Wecbsler 2002, S. t I. I1 Damil auf der Erde hergeslcltte synthetiscbe Moleküle ibrell kUnstliehen Cbanlktcr auch nicht in dem (praktisch unintcressanlen) Fall verlieren wUrden, welm ih r ClI tratem:sl risches Vorkommen nacbgewiesen wäre, muss das Kriterium entsprechend ergänzt werden. 11 Beispielsweise geht bei Arislolcles ein ursplilnglich kranker menschlicher Körper im Moment seiner vollendetcn Gesundung von einem ktlnSllichcn in einen nBtl\r lichcn Zustand über, wenn letzterer der ilm* lichen Kunst zu verdanken ist . Nach Aristolcles gehört ñmllch die ärztlicbe Thempie von Krnnkbeiten zur Tecbnik: Der An:1 iSI ein Techniker. der künstlicbe Zuslllndc im Körper hen.tdtt, die zur Gesundhei t und da mi t wieder:tUr Na tur fUhren IVj'!. Schiemann 2oo5a. S. 65). Kein Weg '",r/Jei an dfr Nn/IJI' 12] fall en. Da die Herstellung von nanotechnologischen Produkten deshalb darauf abzielt. sich im Ergebnis von natLlrlichen Objekten abzuheben. sieht zu erwarten, dass die Diffe renz dieser zu jenen enniUelbar bleibt. Zweitens ist die Entwick lung der wisseñ schatllichen Methoden zur Feststellung, ob ein künstlicher Ursprung eines Objektes vorliegt, weit vorangeschritlen. Drittens unterscheiden sich die nanoteclmologischen HersteUungsprozesse immer noch deutlich von den natürlichen Entstehungsprozessen, wie ich in Abschniu 5 am Beispiel der lebenden Natur ausruhren werde. Das epistemische Kriterium folgt aus der engen Bedeutung von Natur als dem nicht vom Menschen Gemachten. Es fragt nach dem Wissen über die Entstehungsgesch ichte von beliebigen hergestellten Gegenständen, entfaltet aber seine Wirksamkeit erst bei denjenigen, bei denen die FeststeJlbarkeit des künstlichen Ursprungs problematisch ist. Hlr diese Gruppe sind nanotechnologische Gegenstände beispielhaft. Indem die Nanotechnologie den grösstmöglichen Einfluss auf die Eigenschaften ihrer Materialien hat, vermag sie auch am umfassendsten die Spuren ihrer Eingri ffe in die Natur zu verwischen. 4, Oie GeserLlichkeit der Natur in der Nanowelt Die weite Bedeutung, auf die ich in diesem Abschnitt zu sprechen komme, rekurriert nicht notwendig auf die Genese von Gegenstiinden , sondern allgemein auf diejenigen ihrer regelmässigen Eigenscbaften, auf die der Mensch keinen Einfluss hat und die die Naturwissenschaft in Form von Gesetzen aussprich!. Naturgesetze stellen in all gemeingültiger Form die Verknüpfung von Bedingungen dar, unter denen ein Ereignis oder ein Zustand regelmässig eintritt. Als revidierbare, meist mathematisch formu lierte Konstruktionen sind Naturgesetze vom Menschen gemacht. Die von ihnen vorhergesagten (nicht logisch) wahren Beobachtungssätze, die ihren empirischen Gehalt ausmachen, gehören aber zu den Voraussetzungen, die menschlichen Hand[ungen vorausliegen. Der empirische Gehalt gilt unabhängig von den Bedingungen, unter denen die Phänomene, auf die er sich bezieht, erzeugt oder gefunden werden, und bi ldel den vorgegebenen Spielraum, in dem sich die Technologie entfalten kann. 19 Zw ischen dieser Bedeutung von Natur und der Nanotechnologie besieht ein Spannungsverhäl tnis, das in verschiedenen Veröffentlichungen zu den konstrukliven Möglichkeiten der Naturgestallung im Nanometerbereich in jüngster Zeil diskutiert worden isl. Dabei geht es vor allem um physikalische und chemische Gesetzmässigkeiten, die gegenwärtig geplante oder von einigen Nanoteclmolog[nnen zukünftig ft..ir möglich gehaltene Konstrukte berücksichtigen müssen. Ich werde mich im Folgenden auf die physikalischen Gesetzmiissigkeiten konzentrieren, mit denen sich die gegenwärtigen Planungen auseinanderzuselzen haben. Auf die Diskussion von tec hnisc hen Konstrukten (z. B. Erie Drexlers Assembler), deren zukünftige Realisierungsbedingungen umstriuen sind, werde ich im nächsten Abschnitt zu sprechen kommen. " And~rs als die el1l:~ Bedculung des NalUrhcgriffes. d,e von einer negntivcn Abgrenzung vom mensch lich~11 Handetn ausgehl (vgt. Alrn:hniu J), erlaubt die wein.' Bedeutung eine positive Bestimmung der Na- !ur ul, ge<>elzm~ßig verfasste. Gesetze lassen sich aber auch in der Fon1l der Negatio" (eines universelten Es-gibt*SallCS) fonnutieren \vg1. Popper 1989, 5_ 3'n Durch diese Umformul iemng triU das Nntürliche -nts Grenze der mCl1schtlch~n Halldlu' lgsmöglichkcitcn hctvOf. Ein Beispiel wäre der Encrgiecrhullungs* salz als Poslutal von der Unmöglichkeit dcr Konstruklion eil1e~ PcrpelUtim mobiles L'I'S ler Arl. 124 Viele Ent würfe der Nanotechnologie verfolgen das Zie l. die Miniaturisiemng der Technik voranzutreiben. Besonders ausgeprägt ist diese Tendcnl. in der Elektron ik (Fahmer 2003, S. 1-3). Nanoelektronische Konstruktionen sollen die mlLkröskopischen elektronischen Bauelemente (Schalter, Dioden, Tr.lnsistoren usw.) im NanomeIerbereich struktumnalog real isieren. Damit ist vor allem beabsichtigt, neue Dimensionen der Datenverarbei tung, namentl ich der Speicherung grosser Datenmengen aufkleinstem Raum (die British Library im Zuckerwürfe lfonnat), zu eröffnen. Diese Pläne sehen sich mit dem Umstand konfrontiert , dass im Nanometerbereich mit nel/arrigell Geselzmässigkeilen zu rechnen ist, da dieser Bereich zw ischen den atomaren und subatomaren Quantenphänomenen auf der e inen und den kontinuierlichen Phänomenen von Systemen mit grossen Anzahlen von Atomen auf der anderen Seite liegt. Wegen der besonderen Bedingungen, die auf die intennediäre Lage des NlLnometerbereiches zurückgehen, bezeichnet man ihn auch als "mesoworld". In ihr treten nicht nur sowohl die bekannten Quantenphänomene (z.B. die Unschärferelation oder der Tunneleffekt) als auch die bekannten Phänomene der Kontinuumsphysik (z. B. thennischer Fluss) auf. Teilweise kommt es auch zu neuen Regehnässigkeilen, von denen ich exemplarisch die Phänomene der elektrischen und thennischen Leitungsquantisienmg nennen möchte. Die Quantisierung der elektrischen Leit fähigkeit hat sich als grundlegende Eigenschaft kleiner Leitecstru kturen herausgestel lt. Die QuantennlLlur der Wänneleitung wurde erstmals im Jahr 2000 an schmalen Btilcken aus Siliziumnitrid beobachtet und stellt eine fundamenta le Grenze fü r den Wännefluss dar (Roukes 200 I a, 200 I b). Diese Phänomene begrenzen die technischen Handl ungsspielräume im NanomeIerbereich (Fogelberg & Glimell 2003, S. 18; Goldhaber-Gordon et 01. 1997). Ein quant isierter Stromfluss ist nur bedingt fU f die Vorhaben der Nanoe lektronik vel"\vertbar; die Quantennatur des Wänneflusses könnte die unerläss liche Kühlung elektroni scher Nanobauteile verhindern. M.L. Roukes bemerkt zu den jetzt entdeckten Rege lmässigkeiten der Mesobzw. Nanowelt: The nanoworld is ofhm portrayed by novelislS, fU lurislS und the popu lar press as a place of infinite possibililies. But th is domain is not some ultraminiature version of lhe Wild West. Nol everything goes Ihere; Ihere are lows. (Roukes 200 1a, S. 26) Dem Spannungsverhliltnis von Natur als der gesetzmässigen Verfassung der Wirklichkeit und Nanotechnologie entspricht eine Differenz zwischen den Standpunkten des naturwissenschaft lichen Erkenntnisinteresses und des ingenieulwissenschaftlichen Anwendungsintcresses. Michael L. Roukes vertritt den lIolllnvissellScltajilichell Standpunkt, der das Begreifen des Gesetzeswissens als Voraussetzung technologischer Anwendungen auffasst: "Much exolic territory awails exploration. As we delve in to it, we will uncover a paooply of phenomena thaI we musl understand berore practical nanotechnology wi ll become poss ible" (Roukes 2001a, S. 21), Demgegenüber ist der ;l1ge- //iell rw ;ssclIscllOftliche Standpunkt weniger an der Aufklärung von gesetzlichen Zusammenhängen als an ihrer Ausnutzung fiir techn ische Zwecke interessiert . P. Chaudhad vomlBM Watson Research bringt diese Position zum Ausdruck, wenn er feststellt ; .,The engineers were not so much concemed with understanding the laws or nature but ralher in using them to build something usef\Ll for mankind" (in: Roco and Bainbridge 2002, S. 86), Kf!in "'eg IV""'" ,m der Nu/,," 125 5. Das Verhältnis von lebendeI" Natur und Nanotech nologie Bis helHe ist der Inbegriff des vom Menschen nicht Gemachten die lebende Natur. So sehr die organischen Strukturen von Lebewesen durch mensch liche Eingriffe auch schon verändert wurden: Dem Menschen ist es bisher nicht gelungen, Leben selbst herzustellen. LebelIsprozesse spieleIl sich ill Dimellsionen ab. die wegen ihrer Komplexitäl IIl1d Kleillheit technologisch bisher nur bedingt zugibIglich gewesen silld. In diesem Bereich eröffnet die Nanotechnologie neue Möglichkeiten. Sie gehört zu den Disziplinen, die Millel entwickeln können, um Leben künstlich zu schaffen sei es als eine Nachbildung der vorhandenen oder durch die Konstruktion davon untersch iedener Lebensfonnen. Tabelle I: Differenzen '1011 technischen Systemumgebungrn und biologischen Syslemen (nach Wcvers & Wcdlslcr 2002. S. 3). Typische Realisierung in technischer Systemumgebung Herstellungspru7J:SS Top-Down (Bottom*Up und Selbstorganisarioll reilweise in dcr Nanound Biorechnologie) rechnische Verfahren rur grosse Mengen Konrrollicrborkeir . nur in kleinen Ausschniuen Buf n1olckulnrer bzw. alDmMer Ebene oder al5 5tlltisris~hcs Ensemble möglich Mnrcrialicn gencrnlisiert er Bausatz (brei te Palette on Elcmcnren lind Verbindungen mir lInlcrschiL"(\lichslcn Eigenschaften) ß iokomposire auf der Nanobzw. Mikroshla Energieaufwand hoch (oll HO(:hr~mpcrn rurbcreich), vergleichsweise geringe Wirkungsgrade. Ve riuSI durch Abwörnlc Umwcl t verrr~ g- hlufig prublemalisdl lichkeil HnlrbDrkeit, Stobili- . Ober einl'1l sehr !»"riten Bcreicb von t:U, VCrilnderbarkeit (ex tremen) Umgebungsbedingungen (Tcmp., Dnlek, pH, eie. ) existieren rechnischc LOsungen i.d .R. langzcitsmbil, aber keine SclbslreparnWr !lud eh ... r unflexibel Typische Realisienmg iu biologischen Sys temen nur Bottom-Up Se1bstorganisationsprozessc {inkl. Selbsrrepliklltion und *fcp.1l11rur),langsames Wachsen funktioneller Einheircn auf molüul~rcr Ebene, Vcrbindung zu gfÖl5cren Syslemen durch Vielzahl spezialisierter und in cinem Netzwerk zusammenarbeitender Systeme aufmolckularer Ebene flexibler Grundbausotz (wenige Kl Rsscn von ßiomaterialien, rur Ulllcl"l>Chil.'dlichc Funkrionen oprimierb.:ir) Biokomp<uire auf der Nanobzw. Miluoskala gering (1I!1cllst effiziente Umwandlungskelle mir chemischen Trllgersloffen. dadurch aber auch molekulare AbfllJlproduk- "I biologisch abbaubalt' Produklc. unter n" rOrlichell Bedingungen i.d.R. kein Pro* 'eIern vergleichsweise empfindlich aber. nachwadlscnd, flexibel, rcgrnemtionsllihig, natOrliche Abbauprõssc, sei bs lk orri g i trend Umso bemerkenswerter iSI es, dass sieh nicht nur die gegenwärtigen nllnolechnologisehen Forschungen, sondern auch die kühneren nanoleehnologischen Zukunfisv isionen im Wesentlichen a*uf nicht lebende Konstruktionen beschränken. So ist etwa in den fLlturistischen Btichent von Eric Drexler oder in dem von Mihail C. Roto and William Sims Bainbridge hemusgegebenen zukunftsoptimislischen Bericht "Converging Technologies for Improving Human Perfonnance" im Zusammenhang mit der Nanolechno126 logie nicht von künstlichem Leben die Rede (Drexler 1986, Drexler et al. 1991, Roco & Bainbridge 2002. Ich werte die Beschränkung der Praxis der Nanotechnologie auf die Konstruktion von nicht lebenden Systemen als Ausdruck des auch im Nanobereich wirk samen Abstandes zwischen technologischen lind biologischen Gegenständen. Im Anschluss an Wevers und Wechsler 2002 sind ein ige der Differenzen von technischen Syslemumgebungen und biologischen Systemen in Tabelle I zusammengestellt. Von den aufgeftihrtcn Unterschieden möchte ich die Fähigkeit der Organismen zur Selbstreplikation bzw. -reparatur, die für technische Systeme noch nicht einmal ansatzweise umgesetzt ist, hervorheben. Ausserdem möchte ich auf die abweichenden Charakterisierungen im jeweiligen Energieaufwand aufmerksam machen: In lebenden Organismen sorgen Stoffwechselprozesse dafur, dass Energie durch den Abbau körpereigener Stoffe gewonnen wird. Bei technologischen Systemen wird hingegen die Energie in der Regel von aussen zugefUhrt. Der relativ hohe Energieaufwand technischer Systeme erfordert die Notwendigkeit ihrer gesonderten Kühlung. Im Vergleich der Materialen müssen auf der Nanound Mikroebene keine signifikanten Differenzen bestehen. Eric Drexler sieht einen Ursprung für die Differenz zwischen der lebenden Nutur und der nicht lebenden Nanotechnologie darin, doss Erstere sich bereits in ihren kleinsten Dimensionen bei der Gewinnung ihrer Produkte den Bed;IIg-ul1gell des Oberlebeflskampjes unterordnen muss. Er zitiert zustimmend Ralph Merkle: h 's both uneconomical und more difficuH to design a self-replicating system that manufactures every part it needs from naturally occurring compounds. Bacteria do this, but in the process they have to synthesize al! twenty amino acids and many other compounds, using elaborate enzyme systems tailored specifically for the purpose. For bacleria facing a hostile world, the ability to adapt and respond 10 a changing environment is worth almost any cost, for lacking Ihis abi li ty they would be wiped out. (Drexler et al. 1991) Unter den Bedingungen des Überlebenskampfes haben die Organismen eine Anpassungsfahigkei t entwickelt, die technisch hergestellten Systemen Iypischerweise nicht zukommt. MerkJe bemerkt an anderer Stelle: Die von Menschen hergestellten Maschinen haben kaum Ähn lichkeit mit lebenden Systemen, und bei den molekularen Produktionssyslemen wird es höchstwahrscheinlich genauso sei n. [ ... ] Maschinen besitzen nicht die wunderbare Anpassungsflihigkeit lebender Systeme. (Merk le 2001, S. 184) Technisc h hergestellten Systemen fehlt das Adaptionsvennögen, weil sie nicht aus Evolutionsprozessen resultieren Und rur die Verwirklichung mensc.hlicher Zwecksetzungen entworfen werden. Erkennbar ist der technische Anpassungsmangel durch die Anwendung des epislemischen Kri teriums, das sich aus der engeIl Bedeutllng des Naturbegriffes ergibt. Bis auf wei teres zeugt dieses Defizit vorn künstlichen Ursprung eines Produktes. Die Entwicklung von adaptiven nanotechnologischen Produkten etwa von Stoffen mit einer kontextabhängigen Anpassung ihrer OberOächeneigenschaften an die Umgebung bedeutet einen Schrill in Richtung der Aufhebung der Differenz von Natur und Nanotechnologie. Die Differenz von natürlichen Lebewesen Und toter Technologie gehört zu den Voraussetzungen einer Auseinandersetzung um die zukünftigen nanotechnologischen Möglichkeiten, die in den letzen Jahren vor allem zwischen Richard E. Smnltey und 127 Eric Drex ler slaugefunden hat.1U Dabei ging es u.a. um die Frage, in welchem Mass nanolechnologische HersIellungen olme Bezllg Oll! die schon vorhandenen biologischen Prozesse möglich sein werden. Drexler schliesst an das Progmmm von Richard Feyn* man an, nach dem "nanotechnology [ ... ] fundamental mechanical, not biologieal" ist (Drexler 2003). Nach Drexlers Plänen sollen Roboter im Nanomassstab, sogenannte Assembler bzw . .,Nanobots", einzelne MolekUle mit atomarer Präzision zusammenset* zen, um nach vorgegebenen Programmen sich selbst und andere Gegenstände herzustellen. Smalley hält hingegen eine mechanische Selbstreplikalion und Herstellung von Gegenständen im Nanometerbereich physikalisch flir ausgeschlossen. Um stabile ehe* mische Verbindungen zu schaffen, reiche es nicht, einze lne Moleküle zu verschieben. Der gesamte Reaktionsbereich müsse kontrolliert werden. Dafilr sei aber auch der kleinsIe Roboter noch zu gross? Ausserdem würden die zu bewegenden Molekü le an den Armen der Roboter haften bleiben, wenn die ganze Produktion nicht in einer geeigneten wässrigen Lösung stattfinde.12 Die Herstellung von Produkten im Nanometer* bereich sei nicht ohne "samething very much like an enzyme" möglich: Any such system wi ll need a liquid medium. FOT lhe enzymes we know about. that liquid will have to be water, and the types of things thllt can be synthesized with water around cannot be much broader than the meat and bone ofbiology. (Smalley 2003) Smaltey kommt zu dem Schluss: "such a nanobot will never become more than a futurist's daydream'* (Smalley 2001)Y Smalleys Argumente illustrieren die Anwendung des zwei ten von mir vorgestellten KIiteriums, das aus der weilen Bedelllllflg des Naturbegriffes folgt und sich auf Natur* gesetze bezieht. Es dient nicht der Gegenstandsunterscheidllng, sondern steckt einen Spielraum filr die nanotechnologischen Möglichkeiten der Gegenstandsgestaltung ab. Die Herstellung von Nanobots hält Smalley rur ausgeschlossen, weil sie physika lischen und chemischen Gesetzen widerspricht. Der naturgesetzliche Rahmen erzwingt ihm zufolge eine Orientierung der Nanotechnologie an den vorgegebenen biologischen Sy* stemen. Einen etwas grösseren Spielraum für die Nanotechnologie sieht George M. Whitesides. Er geht ebenfalls vom bestehenden Unterschied zwischen biologischen und tech* nologischen Systemen lind der Unmöglichkeit einer Realisierung von Orexlers AssembJervision aus. Hir die Herstellung von Nanomaschinen bleiben seiner Auffassung nach dunn nur zwei Möglichkeiten: The first is to take ex isting nanomachines those presenl in the cell and learn from them. [ ... J The second is to slart from scraich and independently to develop fundamental new types of nanosyslems. [ ... ] It wi ll be a marvelous challenge \0 see if we can oUldesign evolution. 11 wou ld be a slaggering uccomplishmenl 10 mimic the simplesl living cell . (Whilesides 2001) Aber dieser Weg sei, da er viel beschwerlicher als der erste Weg wäre, nicht der wahrsc heinliche. Insofern legt es sich auch ftir Whitesides nahe, vom Vorbild der biotischen Nll tur auszugehen. Die Auseinandersetzung zwischen Drex ler, Smalley und Whitesides ist repräsentllti v rur gegellsiitzliche PositioneIl Z/I zwei möglichen E/IIwicklulIgspjadell der Nano* "lII Vg!. zu dieser Dcbauc aw:h: Bucrlo 2{)()J ussd ßenSllude* Visseesst 2004. " Smaltey 2001 . esslspu:cllend Whiles'dcs ZOO I und Jones 1995. l: Snml1ey 200 1, 5mBIley 2003. lJ Ein zusätzliches, au f das Geselz. von dcr Entropie bczogcsscs Argument bietet lones 1995. 128 technologie. Sie könnte zukUnt1ig einen eigenständigen oder einen an der Na tur orientierten Weg nehmen. Der erste Pfad würde die Schafflmg einer zunehmend künst lichen, der Natur fremd gegenüberstehenden Weh bedeuten; der zweite würde auf ei ne neue Dimension der Verbindung von Tec hnologie und Natur hinauslaufen. Seide Entwicklungsmöglichkcilcn würden sich von den gegenwärtigen Formen des Verhältnisses VO ll makroskopischen Technologien Li nd Natur deutlich abheben. "Makroskopisch" nenne ich Technologien, deren Verfahren und Instntmenlc nur oberhalb des MikrobcTeiches kontrollierbar sind (z.B. Hochbau, Fahrzeugbau. Chemielcchnologie). Sie zeichnen sicb durch eine Unlerscheidbarkeit lind zugleich bestehende (z.B. ökologische) Wechselbeziehungen von Technologie und Natur im Makroskopischen aus. Zukünftig könnte entweder das Element der Wechselbeziehung (bei zunehmender Kilnstlichkei t) oder das der Unterscheidbarkeit (bei neuen Fonnen der Verbindung von Natur und Nanotechnologie) in den Hintergrund Ireten. 6. Schluss Ich habe die Nanotechnologie als kulturhistorisches Phänomen best immt. Mit dem Urspllmg ihrer Verfahren ist sie damit von der Natur als dem nicht vom Menschen Hervorgebrachten abgehoben. Viele nanotechnologische Objekte unterscheiden sich von den natürl ichen, wei l sie rur menschliche Zwecke hergeste llt werden. Nanotechnologisch produzierte Werkstoffe. die sich als industrielle Materialien eignen, kommen ebenso wenig in der Natur vor, wie Schalter der Nanoelektronik und Getriebe der Nanomechanik. Andererseits verfUgt die Nanotechnologie aber über einzigartige Möglichkeiten, sich natürlicher Prozesse zu bedienen und natürliche Objekte nachzubauen oder fun ktionsäqui valent zu ersetzen. Grosse Molekü le können künstlich aus Atomen so zusammengesetzt werden, dass s ie von den natürlich vorkommenden Molekülen nicht mehr unterscheidbar sind. Da beide Aspekte flir das Verhältnis von Nanotechnologie und Natur gegenwärtig eine Rolle spielen, lässt sich dieses Verhältnis nicht einheitlich charakterisieren. Dass die Vielfa lt der Beziehungen zwischen Nanotechnologie und Natur jedoch nicht die Anwendllng einheitlicher Kriterien zu ihrer Charakterisierung verhindert, habe ich am Beispiel eines auch von Nanotechnologlnnen verwendeten Nafllrbegriffs gezeigt. Dieser Begriffverstehl unter Natur in zweifacher Hinsicht das nicht vom Menschen Gemachte: Die enge Bedeutung nimmt auf die Objektherkunft Bezug und findet folglich auf Objekte Anwendung, deren Ex istenz sich keinem humanen Eingriff verdankt (Natur als Gegenpart der Technik); die weite Bedeutung versteht die Unabhängigkeit von menschlichen Herstellungen systematisch und bezeichnet den empirischen Gehah von Naturgesetzen, der sich menschlicher Verftigung en tziehl (Natur als Voraussetzung der Technik). Von der engen Bedeutung habe ich ein epistemisches Kriterium abgeleitet, nach dem ein Objekt (Gegenstand oder Eigenschaft) zur Natur gehört, wenn sich (mit allen zu einer Zei t verfugbaren wissenschaft lichen Methoden) nicht ennitteln lässt, dass es von menschlichem Handeln hervorgebracht wurde. In Analogie zum Turing-Test der künst lichen Intelligenz kann mit dem Kriterium zwischen den natürlichen und künstlichen Komponenten der meisten nanolechnologischen Herstellungsverfahren und produkten unterschieden werden. In der Vielfalt der Beziehungen zwischen Nanotechno logie und Natur kommen zwar auch Fälle vor, in denen es problematisch wird , zwischen den beiden Komponenten zu unterscheiden. Ich vennute aber, dass diese Fälle K~in Wri: ,vrbei "n der Na/rn' 129 die Ausnahme bilden. Überwiegend sind nanotechnologische Prozesse und Produkte Hybride von Natur und Technik, seltener gehören sie schon als Ganzes zur Natur, weil sich ihr künstlicher Urspnmg nicht mehr feststellen lässt. 24 Die weite Bedellllmg des Naturbegriffs fUhrte zu einem Kriterium filr die Charakterisienmg der Reichweite der Nanotechnologie. Wie sich auch zukünftig das VerhäHnis von Nanotechnologie und Natur entwickeln mag, wird es Natur als die gesetzmässige Verfassung der Wirklichkeit zur Voraussetzung haben. Gesetze referIeren ihrem empirischen Gehalt nach auf das allen menschlichen Handlungen Vorausliegende. Diese Bedeutung hat ftlr die Nanotechnologie schon jetzt eine besondere Relevanz, weil ihre gegenwärtigen Möglichkeiten entscheidend von den noch wenig erforschten Gesetzen des Mesobereiches zwischen quantisierten und kontinuierlichen Phänomenen abhängen. Es könnte sein, dass eine genauere Bestimmung dieser Geselze die technischen Spielräume im Mesobereich deutlich einschränken wird. So wie es in der makroskopischen Weh Gegenden gibt, die für menschliches Leben eher ungeeignet sind (Gebirge, Eisoder Sandwüsten, Tiefsee usw.), könnte sich der Mesobereich als ein Bereich herausstellen, dessen Strukturen fLir technische Zwecksetzungen nur bedingt tauglich sind. Di e beiden Kriterien stehen in einem polaren Verhältnis zueinander: Während das erste erlaubt, variable Grenzen zwischen natürlichen und künst lichen Eigenschaften in der Nanotechnologie fes tzustellen, benennt das zwei te i/lval'iallle Eigenschaften der Natur, die der Nanotechnologie vorausgesetzt sind. Das erste hat die Dynamik verschiebbarer Grenzen zur Natur, das zweite die Statik feststehender Grenzen der Natur zum Gegenstand. Das erste Kriterium erfasst, was im Entwicklungsrahmen, der durch das zweite bestimmt ist, möglich ist Ein wichtiges Beispiel ftlr An.wendung beider Kriterien ist die Bezieh/lng zwischen Nanotechnologie lind lebender Natur, die ich im letzten Abscbnitt diskutiert habe. Das Leben ist derjenige Teil der Natur, der metaphorisch gesprochen gegenwärtig den grössten Abstand von der Technik haI. Die Möglichkeit einer zukünftigen nanotechnologischen Konstmktion von künstlichem Leben (ähnlich oder unterschieden von den bestehenden Fonnen) ist im Prinzip nicht auszuschliessen. Die aktuelle Diskussion über die zukünftigen Möglichkeiten hat es aber wahrscheinlich erscheinen lassen, dass die Nanotechnologie zuküntlig weniger eigene Wege zur Schaffung von Leben gehen wird, als vielmehr in eine engere Beziehung zur vorhandenen Natur rucken wird, um bessere Ausgangsbedingungen zur Herstellung künstlicher Produkte für menschliche Zwecke zu haben . Literat u rverzeic h nis BcnS:lUdc*Vincem. B. (2004): "Two Cllt lurcs o f Nal'toleehnotogy1", Hyle. 10.65-82. mlUshan. ß . (Ed.) (2!JO.:1): Spl'ing"r IItmdoo,,1; ~r Nrmolec-hnolflgy, Bertin/HeidelbergfNew York: Spring"r. ßucno. O. (2004): "Tbc DrCJ(ter-SI1l~ttcy Dcbalcd Oll NallolethnotoiY: tncommi':nsurnbitily 31 Work?*'. 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