Die Vorteile von Fehlern in der Wissenschaft

Dass die Wissenschaft Fehler machen kann, ist bekannt. Weniger bekannt ist jedoch, dass das Scheitern ein integraler Bestandteil der Wissenschaft ist. «Wenn Sie Spitzenforschung betreiben, werden Sie sich mit Sicherheit irren. Das ist unvermeidlich», betont Manu Kapur, Professor für Erziehungswissenschaften an der ETH Zürich und Vater der Theorie des «fruchtbaren Scheiterns», welche die Rolle untersucht, die Fehler beim Lernen spielen.

In der Wissenschaft gibt es viele Möglichkeiten für Misserfolge: Experimente, die nicht funktionieren, Ergebnisse, die nicht den Erwartungen entsprechen, Arbeiten, die der Theorie widersprechen, oder einfach nur ein Manuskript, das bei einer Zeitschrift eingereicht und abgelehnt wird.

Die Ergebnisse im Schrank

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ermutigt nicht dazu, Studien, die nicht wie erwartet funktioniert haben, hervorzuheben. Dies führt zum grossen Problem der sogenannten Publikationsverzerrung. Fachzeitschriften veröffentlichen praktisch nur positive Ergebnisse und lehnen Arbeiten mit «negativen» Ergebnissen meist ab. Dazu gehören z. B. experimentelle oder statistische Daten, die nicht «statistisch signifikant» sind, sprich sie können nicht die Solidität einer Beobachtung eindeutig belegen oder klare Korrelationen zwischen einer Ursache und einer Wirkung herstellen. Die meisten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler machen sich nicht die Mühe, solche Arbeiten einzureichen, sodass diese verschwinden und nie in der Gemeinschaft diskutiert werden. Ein echtes Problem, wenn es darum geht, einen wissenschaftlichen Konsens herzustellen, der durch die künstlich dominierende Stellung der positiven Ergebnisse verzerrt wird.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können sich sogar von bestimmten Forschungen abwenden, weil sie befürchten, sie nicht veröffentlichen zu können. Als Doktorandin an der Eawag veröffentlichte Andrea Popp 2018 zusammen mit Kollegen einen Kommentar, in dem sie für eine bessere Akzeptanz negativer Ergebnisse in ihrem Fachgebiet, der Hydrologie, plädierte. «Eine Umfrage hatte ergeben, dass die Zahl der Feldforschungen in der Hydrologie zurückgegangen ist, und dass dies zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass Forschende diese Arbeiten als riskanter ansehen als Modellstudien», erklärt die Forscherin. «Sie befürchten, dass diese experimentellen Ergebnisse negativ ausfallen und nicht veröffentlicht werden können. Das ist ein echtes Problem, denn diese Art von Arbeit ist absolut zentral, um unsere Disziplin voranzubringen.»

Die Hydrologin, die heute an der Universität Oslo arbeitet, ist der Meinung, dass ihre Kolleginnen und Kollegen es wagen sollten, ihre negativen Ergebnisse zur Veröffentlichung einzureichen und mehr über die Schwierigkeiten bei ihrer Arbeit zu sprechen: «Man lernt immer aus Fehlern, sowohl aus eigenen als auch aus denen anderer.»

Aus Fehlern lernen

«Die Dinge entwickeln sich, aber langsam», sagt Thomas Jung, Physiker am Paul Scherrer Institut. Die Forschungsgemeinschaft stehe immer noch unter grossem Druck, so schnell wie möglich spektakuläre Ergebnisse zu veröffentlichen. «Aber nicht alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die gleiche Bereitschaft, ihre Arbeit in Frage zu stellen. Ich hole systematisch externe Meinungen ein, wenn meine Ergebnisse ungewöhnlich sind. Diese Gewohnheit habe ich mir aufgrund eines Fehlers zu Beginn meiner Karriere vor fast dreissig Jahren angewöhnt.»

Als junger Doktorand reichte Thomas Jung zusammen mit einem Kollegen einen Artikel über ein Experiment zur Rasterkraftmikroskopie ein. Ein Physiker, der gerade zu Besuch war, warf einen Blick auf das Manuskript und äusserte Zweifel, ob die Ergebnisse nicht auf einen künstlichen Effekt zurückzuführen seien. Thomas Jung und sein Kollege mussten feststellen, dass ihre Interpretation der experimentellen Daten falsch war. «Diese Erfahrung hat mich davon überzeugt, nicht nur offen für Kritik zu sein, sondern sie auch aktiv zu suchen», so Jung.

Das System ändern

Als ein Instrument zur Förderung der Transparenz sieht Manu Kapur die Online-Registrierung von Studien, noch bevor sie beginnen: «Erstens wird das Versuchsprotokoll von Fachleuten bewertet, was sicherstellt, dass es von guter Qualität ist. Zweitens veranlasst dieser Schritt das Forschungsteam, selbst negative Ergebnisse zu veröffentlichen, da die Gemeinschaft weiss, dass die Studie läuft, und daher Ergebnisse erwartet. Das verringert die Wahrscheinlichkeit, dass diese unsichtbar bleiben.» Als Herausgeber akzeptiert er nach eigenen Angaben übrigens auch Manuskripte mit negativen Ergebnissen, solange diese nicht auf ein fehlerhaftes Design oder eine falsche Interpretation zurückzuführen sind.

Natürlich sei es normal, dass man in erster Linie über seine Erfolge sprechen wolle, aber man sollte auch über seine Misserfolge diskutieren, so der Forscher weiter. «Es beruhigt mich übrigens nicht, wenn ich beim Besuch eines Instituts nur von Erfolgen höre. Ich denke dann, dass die Teams ihre Arbeit nicht weit genug vorantreiben oder dass sie ihre Misserfolge verheimlichen.»

Manu Kapur forscht selbst über die Rolle, die Misserfolge beim Lernen spielen. «Ich sehe eine klare Verbindung zur wissenschaftlichen Forschung», erklärt er. «In beiden Fällen befindet man sich an den Grenzen seines Wissens. Im Allgemeinen konzentriert sich der Unterricht auf die Vermittlung von neuem Wissen, insbesondere auf Lösungen für Probleme, die den Schülerinnen und Schülern gegeben werden. Unsere Arbeit zeigt aber, dass die Menschen viel fundierter lernen, wenn sie die Möglichkeit haben, selbst nach einer Lösung zu suchen. Dazu müssen sie jedoch das Recht haben, Fehler zu machen. Dasselbe gilt für die Wissenschaft: Scheitern ist ein inhärenter Teil des Prozesses.»

Thomas Jung ist derselben Meinung: «Es wird zu oft vergessen, aber Wissenschaft wird von Menschen gemacht, und Fehler sind menschlich. Unsere Unvollkommenheit ist etwas, mit dem wir jeden Tag umgehen müssen. Wir machen ständig Fehler, und das ist normal.»