Deel 1 is het verhaal over emergentie. Het is bedoeld om te laten zien dat analyse en reductionisme alleen niet voldoende is om de wereld te begrijpen. Het dataïsme schiet tekort. Er zijn aanvullende manieren nodig die rekening houden met samenhang.

Deel 2 is voor liefhebbers van filosofie en theoretische natuurkunde. Het is een uitnodiging aan de lezer om naar relaties te kijken, als alternatief voor de gebruikelijke focus op deeltjes. Een poging om samenhang zichtbaar te maken, en ermee te werken. En ja, het is nog een onbeholpen samenraapsel van gedachten, met ongetwijfeld fouten. Maar gaat het helpen bij het ontraadselen van paradoxen? We vragen je deel te nemen in een meedogenloos gedachte-experiment.

Bij het schrijven van deel 1 was er een duidelijk doel. In een samenleving die geobsedeerd lijkt door analyse en data mocht best wat meer aandacht komen voor samenhang. Door de ervaring van de auteurs met de oplossingsgerichte aanpak was er veel materiaal met voldoende aanknopingspunten. Bij deel 2 was dit anders. Het begon met een wit vel papier. Er was wel een onscherp doel, namelijk het beter onderbouwen van het paradigma van de synthese, maar waar te beginnen? De juiste woorden en begrippen daarvoor ontbreken. Er moet blijkbaar iets nieuws komen. Deel 1 liep hier al een beetje op vooruit door natuurkundige en filosofische paradoxen waarop het paradigma van de analyse vastloopt, niet als probleem te beschouwen, maar als aanwijzingen voor nieuw te ontdekken mogelijkheden. Verzamel vragen, en ga uit van een houding van het ‘niet weten’. Gooi onnodige ballast – lees conventies – overboord. Doe wat William Faulkner ons adviseert: Kill your darlings. Begin met een beperkt aantal aannames, en laat proces organisch groeien.

Wanneer je nadenkt over het begrip emergentie kom je vanzelf tot de conclusie dat er samenhang moet zijn. Durf dan ook de naïeve of brutale vraag te stellen: Als isolatie niet bestaat, wat is dan die samenhang? Wij maken een begin. Iedereen mag meedenken en zich ermee bemoeien. Graag zelfs!

Hoe is de relatie tussen onze macroscopische wereld en de kwantumwereld?
De ontdekking van de samenhang, deel 1 heeft zoals gezegd het begrip ‘emergentie’ als onderwerp. Het geheel is meer dan de som der delen. Zo’n beschrijving voelt onlogisch. En dat is het ook. Deze kwalificatie volgt immers niet de regels van oorzaak en gevolg. Maar ís alles wel logisch dan? Waar botst het? Om welke paradoxen gaat het eigenlijk? In de kern komt het neer op schijnbare tegenstrijdigheden tussen de discrete waarden en berekenbaarheid van de klassieke natuurkunde, en de onberekenbaarheid van de kwantumwereld die wellicht analoog is. Hoe krijg je dat bij elkaar?

Aannames
Deel 2 maakt keuzes: zeven aannames. Ze worden genadeloos doorgevoerd. Hou je vast.

1. Er zijn natuurkundigen die adviseren in termen van informatie te denken. Ruimte, tijd, massa, lading, energie: alles is informatie. Informatie is geen absolute waarde, maar een kansdichtheid, bijvoorbeeld beschreven door de Schrödingervergelijking.
   Aanname: Informatie is de grondstof van alles.
2. Alles verandert. Informatie verandert, maar kan niet verloren gaan.
   Aanname: Bij verandering van informatie is het no-hiding theorem van toepassing.
3. Alles hangt samen. Niets is geïsoleerd. Dat kan alleen wanneer er overlapping is. Nou dat treft, want we kennen kwantumsuperpositie en kwantumverstrengeling. Discrete waarden (en discrete wiskunde) zijn dan alleen van toepassing op het macroscopische niveau. Het zijn emergente fenomenen die opduiken bij veel samenhangende informatie.
   Aanname: Samenhang is fundamenteel. Niets is geïsoleerd.
4. Aanname: Superpositie, het bezitten van twee of meer waarden/toestanden tegelijk op één punt is fundamenteel. ‘Het is dit en ook dat’.
5. Aanname: Verstrengeling, de verdeling van een waarde over twee punten, is universeel. ‘Het is hier en ook daar’.
6. Informatie is niet homogeen verdeeld. Er zijn verschillende vormen van overlapping. Verstrengeling en superpositie kan eenvoudig (qubits) of complex (qudits) gedeelde informatie zijn.
   Aanname: Er is verschil in de mate van complexiteit van samenhang.
7. Bij collaps van superpositie en verstrengeling (de herverdeling van informatie) is de uitkomst onberekenbaar, conform de Kopenhaagse interpretatie. Alle waarden/toestanden in superpositie zijn potentiële uitkomsten. Maar niet al deze opties zijn even waarschijnlijk. Wanneer je uitgaat van ‘no-hiding’ moeten openvallende plekken ingevuld worden. En die kansen zijn niet gelijk. Dat is afhankelijk van de omgeving. Hier komt entropie in beeld.
   Aanname: Entropie, de mate van waarschijnlijkheid, is altijd van toepassing. Hierdoor kunnen patronen ontstaan. Emergentie ontstaat. Entropie is de brug tussen kwantumniveau en macrosconiveau. We noemen dit superentropie.

Wanneer het gaat over kwantummechanische aspecten wordt, indien niet anders omschreven, de Kopenhaagse interpretatie bedoeld.

De valkuil van vertrouwde macroscopische begrippen
Verreweg de moeilijkste opgave bij het schrijven van dit boek was de noodzaak om voortdurend alert blijven op het anders denken. Zelfs wanneer het volkomen duidelijk is dat denken in macroscopische begrippen niet opgaat op het kwantumniveau zijn er voortdurend onbewaakte momenten waarop je verstrikt kunt raken in een prut van begrippen, formules en beelden die elkaar niet verstaan. Dan begrijpt je maar niet waarom het niet klopt. Totdat je wakker schrikt uit de nachtmerrie en bedenkt: o ja, dat is ook zo, deze begrippen en formules passen hier helemaal niet. Het is waarschijnlijk normaal dat bij het opdoemen van moeilijkheden als eerste de vertrouwde reflexen in werking treden. Denkkaders die bij opvoeding en opleiding zijn meegegeven laat je niet gemakkelijk los. Eindeloos veel informatie die dagelijks op je afkomt is geschreven in diezelfde vertrouwde codes. En mocht je hulp zoeken bij wetenschappelijke bronnen verzeil je automatisch in klassieke modellen en patronen. Al weet je nog zo goed dat het anders moet, het overkomt je steeds opnieuw. Niets is moeilijker dan anders denken.

Beste lezer, mag ik een tip meegeven? Wanneer het moeilijk wordt zou je jezelf de vraag kunnen stellen: Passen de begrippen, modellen en formules bij het onderwerp? Veel macroscopische begrippen zijn fundamenteel ongeschikt voor gebruik op kwantumniveau. We hebben de neiging om begrippen die perfect werken in de klassieke natuurkunde te extrapoleren naar de kwantumwereld. Maar kan dat wel? Bedenk dat discrete waarden, ruimte, tijd, massa, spin en lading emergente verschijnselen zijn die, net als alle emergente verschijnselen, pas opduiken in een groter geheel. Een voorbeeld: Is het macroscopische begrip vloeibaarheid toepasbaar op één molecuul? Is één watermolecuul vloeibaar? Of neem het begrip temperatuur? Wat is de temperatuur van één waterstofatoom? Zo kun je je zelfs afvragen of de beroemde Schrödingervergelijking – die toch gemaakt is voor kwantumsystemen – wel geschikt is voor het basale gedrag van kwantuminformatie. De vergelijking bevat namelijk begrippen als tijd en de constante van Dirac. Dit laatste is een discrete waarde. Beide zijn afgeleid uit de klassieke natuurkunde. Daag jezelf uit om te denken in termen van informatie, relaties, superpositie en waarschijnlijkheid. Met andere woorden: denk in termen van superentropie. Tot vervelens toe zal dit in het boek terugkomen.

Nou dat is het zo’n beetje. Laten we kijken wat er gebeurt wanneer je de aannames rigoureus doorvoert? Zijn paradoxen dan nog paradoxen?