Die Naturphilosophie versucht, die Natur in ihrer Gesamtheit zu deuten und zu erklären.
Die Naturphilosophen befassten sich mit Fragen nach dem Ursprung der Welt und suchten zu verstehen, nach welchen Prinzipien Vorgänge in der Natur ablaufen. Bei der Erklärung der Naturerscheinungen gingen die ionischen Philosophen von der Annahme eines einheitlichen materiellen Prinzips, eines gemeinsamen Urgrundes (arché) aus. Als dieses Arché betrachteten sie das Wasser (bei Thales), das Apeiron (bei Anaximander) oder die Luft (bei Anaximenes).
Viele antike Naturphilosophen schrieben ein Werk mit dem Titel "Über die Natur" (Peri physeos). Die Naturphilosophie beschäftigte sich insbesondere mit Mathematik, Astronomie / Astrologie, Physik, Technik, Geographie, Medizin, Botanik und Zoologie.
Auch die moderne Naturphilosophie untersucht, was die Natur ist, und hat dabei stets den Bezug zur Gesamtwirklichkeit im Blick. Sofern sie die Weltordnung bzw. das Weltall behandelt, heißt sie auch Kosmologie. Wichtige Naturphilosophen in der Renaissance- und Barockzeit sind Copernicus, Giordano Bruno, Johannes Kepler und Isaac Newton. Friedrich Wilhelm Joseph von Schelling, ein Denker des deutschen Idealismus, entwarf zuerst einen Parallelismus zwischen Natur und Geist, doch weiter behauptete er, dass die Naturphilosophie grundsätzlicher sei als die Transzendentalphilosophie. Dagegen galt für Johann Gottlieb Fichte die Natur als kein eigentlicher Gegenstand der Philosophie. Das Thema "Natur und Kunst" wurde eingehend von Friedrich Schiller bearbeitet.
In der Naturphilosophie gilt zunächst zu klären, was mit dem Begriff Natur gemeint wird. Teilweise wird „Natur" synonym mit „Wesen" verwendet. In diesem Sinne bedeutet Natur dann die Wesensart jedes Seienden, zielt jedoch vor allem auf das Dynamische, das innere Prinzip des Wirkens, etwa der Bewegung. Neben der Kosmologie ist das Leben ein weiterer Schwerpunkt naturphilosophischen Denkens. In diesem Verständnis meint Natur zunächst die auf die Geburt zurückgehende Eigenart des Lebendigen. (Der Begriff „Natur" stammt sprachlich vom lat. natura, dem das griech. physis entspricht). Aus diesem Grunde wird der Mensch oft nicht im Rahmen der Naturphilosophie, sondern in einem eigenen Teilgebiet der Philosophie, nämlich der Anthropologie, behandelt. Der Begriff Natur kann darüber hinaus das ursprünglich von Gott Geschaffene im Gegensatz zu dem durch die menschliche Kultur (und damit etwa durch die Technik) Hervorgebrachten meinen.
Begreift man den Menschen und den menschlichen Geist jedoch als Teil der Natur, so werden diese Unterscheidungen - und damit auch jene zwischen Natur- und Kulturphilosophie - hinfällig. Gerade Wissenschaften an der Schnittstelle von "Geist" und "Natur" wie die Paläoanthropologie oder auch die Hirnforschung legen es nahe, die Naturphilosophie einer umfassenderen Realphilosophie unterzuordnen, die sich auch mit Phänomenen des Geistes und der Kultur auseinandersetzt.
Es gibt aber auch nach wie vor Naturphilosophen die experimentell gewonnene Erkenntnisse verleugnen, und meinen die Naturwissenschaft müsste sich an den Erkenntnissen der Naturphilosophie orientieren. Die Naturwissenschaft entgegnet hier, dass die Natur sich nicht für das Diktat des Menschen interessiert sondern einfach existiert.
Die Anhänger der mathematischen Methode werfen der Naturphilosophie auch vor, einfache Sachverhalte bewusst zu verkomplizieren, um zu einer Art seelischen Ausgeglichenheit im Anblick der Natur zu gelangen. Historische Beispiele hierfür sind die Weltharmonienlehre von Johannes Kepler, oder auch die Epizyklen des Ptolemäus.
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