Negenenzestig, toevallig.

Het is 10 januari 2021, de wereld zucht onder de corona pandemie. De straten van Madrid en Salamanca zijn bedolven onder een dik pak sneeuw. Toevallig zag ik op deze dag precies 69 jaar geleden het levenslicht. Ik zeg ‘toevallig’ omdat ik zonder het toeval dit niet had kunnen schrijven. Zonder de chirurg van het MST Ziekenhuis in Enschede die ‘s avonds laat beschikbaar was om mij van een doorgebroken appendix af te helpen was ik er niet meer geweest. Zonder mijn huisarts dokter Ylgun die de mogelijke ernst van de situatie onderkende, een aantal typische symptomen waren afwezig, en mij direct naar de poli stuurde was ik er niet meer geweest. Zonder de echoscopist die op de foto niets meer van een appendix kon zien en daaruit concludeerde dat de zaak er niet goed uitzag en de dienstdoende chirurg vroeg om voor een spoedoperatie naar het MST te komen was ik er niet meer geweest. En dat is toch toevallig want een dag daarvoor werd ik nog door een dienstdoende weekendarts met een paar pijnstillers naar huis gestuurd. De situatie bleek levensbedreigend. Dat is nu zo’n 5 jaar geleden.

In een vorig leven behandelde ik in een college over de vraag “Hoe te rekenen met onzekerheid?” een medisch decision support systeem (LEXMED van Wolfgang Ertel) dat de arts hulp kan bieden bij het diagnostiseren op acute appendicitis. De arts voert zijn observaties in waarna het systeem met een classificatie komt. Het systeem kent vier opties: niets aan de hand, kom over een maand terug, geef medicatie, of direct opnemen. Uit evaluaties bleek het systeem beter te kunnen classiferen dan artsen. Dat is een statistische uitspraak over het resultaat van een test waarin een dergelijk door mensen gemaakt systeem met mensen vergeleken wordt. De conclusie is dat een arts geholpen wordt door de grote hoeveelheid gegevens die in het systeem zijn opgeslagen. In mijn geval had het systeem waarschijnlijk geadviseerd de patiënt naar huis te sturen. Tref je dan bij toeval een arts die blindelings het advies van het systeem over neemt en je naar huis stuurt dan heb je dikke pech. Ik leef nog. Bij toeval. Huidige systemen voor het diagnostiseren van een doorgebroken appendix maken nog steeds fouten.

Ik ben geen medicus. Ik behandelde het systeem vanwege de methode die het toepaste om uit een hoeveelheid gegevens (hoe meer hoe beter, Big Data!) iets te zeggen over een nieuw geval. In dit geval een patiënt. De statistische methode maakte namelijk gebruik van het principe van Maximum Entropie, een principe dat door de fysicus E.T. Jaynes was geformuleerd. Ik was daarvan wel gecharmeerd. Zijn Probability Theory was voor mij een eye opener. Het principe zegt dat wanneer je uit een heleboel data een kansverdeling moet kiezen, je het beste die kunt kiezen die een maximale entropie heeft. Waarbij je natuurlijk wel rekening houdt met de gegevens die je hebt. Niet meer en niet minder! Entropie is een maat voor onzekerheid. Het principe zegt eigenlijk dat als je de kansen over de mogelijkheden die er zijn zodanig moet verdelen dat dit het beste de onzekerheid uitdrukt. Wanneer je een dobbelsteen in handen krijgt en je hebt er nog geen ervaring mee dan zul je de kans op het gooien van een zes op 1/6 schatten. De uniforme kansverdeling kent aan alle uitkomsten dezelfde kans toe. Dit is de verdeling met een maximale entropie. Chaos heeft een grotere onzekerheid dan een gecontroleerd wetmatig verlopend proces. Hoe groter de entropie van een bron hoe moeilijker het is te voorspellen wat er uitkomt. Die bron kan een taalspreker zijn (entropie van de taal) of de werkelijkheid van het virus. Entropie is een fysisch begrip en een statistisch begrip. In de warmteleer (thermodynamica) heeft het een macroscopische betekenis, warmte stroomt van een gebied met hogere temperatuur naar een gebied met lagere temperatuur. Als je in een afgesloten ruimte twee glazen water zet waarvan één met een suikeroplossing en de ander niet dan zullen de inhouden zich op den duur met elkaar vermengen. Op microscopische en subatomaire schaal is entropie een maat voor de kansverdeling dat een systeem zich in een bepaalde toestand bevindt.

Wanneer je de natuur op zijn beloop laat dan neemt de entropie toe. Het wordt een zootje. Je zou kunnen zeggen dat leven een strijd is tegen deze neiging van de natuur in. De medici en de virologen hebben in hun strijd voor het leven heel veel te danken aan de fysici.

In zijn lezing Light en Life gehouden op 1 April 1933 bespreekt de fysicus Niels Bohr, bekend van zijn Copenhagen interpretatie van Schrödinger’s vergelijkingen in de kwantummechanica, de betekenis van de nieuwste ontdekkingen in de fysica van de elementaire deeltjes voor de biologie. Zijn de nieuwste inzichten in de kwantumfysica voldoende om de levensprocessen te begrijpen? In zijn lezing introduceert hij de complementariteitshypothese. “The recognition of the essential importance of fundamentally atomic features in the functions of living organisms is by no means sufficient however for a comprehensive explanation of biological phenomena.” In de zaal zat zijn PhD student Max Delbrück. Hij werd gegrepen door het idee en besteedde de rest van zijn leven aan de zoektocht naar een principe dat complementair is aan de principes en wetten van de fysica. Zoals binnen de fysica het deeltjes en golf-model van de materie complementair zijn en beide noodzakelijk voor het verklaren van de verschijnselen in de dode natuur zo moet er volgens Bohr een principe zijn naast de fysica dat noodzakelijk is om het leven te begrijpen.

Genes are physical structures. Deze ontdekking is misschien wel de belangrijkste van de vorige eeuw. Volgens de fysicus Hermann Weyl vormt het virus een brug tussen de organische en de anorganische natuur. Is het virus dood of levend? Het hangt ervan af hoe je leven definieert. Maak je een virus dood door handen te wassen of verplaats je het alleen maar? Maar als het al dood is?

Waarom zijn atomen en virussen zo klein? vroeg de fysicus Erwin Schrödinger in zijn What is life? voordracht. Waarom zijn wij zo groot? Omdat we, als we maar uit een paar atomen zouden bestaan, geen statistiek kunnen bedrijven? Wat is dat complementaire principe dat we nodig hebben om het leven te begrijpen? Doelgerichtheid, tegen de stroom van de tijd in? Of is het Het Toeval, dat waar we altijd weer op uitkomen als laatste grond wanneer alle mogelijke verklaringen zijn uitgeput? Het leven blijft boeien.

Noot:

Een virus is een stukje DNA met daarom heen een eiwitmantel van een vettig materiaal. Dat lost op in zeep waardoor het DNA haar bescherming mist. Het kan niet meer aanhaken bij een levende cel, zich niet meer vermenigvuldigen en binnendringen in de cel. Vandaag dat handen wassen met zeep belangrijk is om ernstige gevolgen van besmettingen met het virus te voorkomen.