DNA is als een blauwdruk voor het menselijk lichaam en het uitdijende heelal als een krentenbroodje dat rijst in de oven. Analogieën als deze zijn geliefd bij het uitleggen van ingewikkelde wetenschappelijke concepten. Dit soort vergelijkende beeldspraak kan echter ook de wetenschap zelf verder helpen. Door vergelijkingen te trekken tussen twee op het eerste gezicht heel verschillende vakgebieden, kan kennis uit het ene gebied vertaald worden naar soms onvermoede kennis in het andere. Dit najaar publiceerden MIT-onderzoekers Tristan Giesa, David Spivak en Markus Buehler een artikel waarin ze pleiten voor een nieuw systeem voor het maken van zulke vergelijkingen. Met als voorbeeld een analogie tussen spinrag en muziek.

Het bestuderen van analogieën is nog een jong en ietwat obscuur vakgebied binnen de wiskunde, dat luistert naar de naam categorieëntheorie. Het is zo ongeveer het meest abstracte vakgebied waar een wiskundige zich in kan begeven. Men bestudeert er niet zozeer analogieën van iets; men bestudeert er de analogieën op zich. Om geheel zonder context te kunnen werken spreekt men er van ‘objecten’ en ‘pijlen’ die de relaties tussen die objecten weergeven. En ja, dit zijn echt de technische termen. Het is misschien niet verbazingwekkend dat sommigen dit vakgebied wegzetten als ‘abstract nonsense’.

Toch is het zeker geen onzin (al is het absoluut wel abstract). Want zo’n exercitie in contextloze verbanden levert een systeem op dat op allerlei gebieden toegepast kan worden, als een soort superwoordenboek dat je op alle mogelijke talen kunt loslaten. Een belangrijk resultaat dat men op deze manier behaalde, gaf een ‘vertaling’ van wiskundige structuren die de vorm van een ruimte beschrijven naar logische structuren die gaan over waarheid en onwaarheid. Allemaal nog steeds tamelijk abstract dus.

De MIT-onderzoekers pleiten er nu voor om ook buiten de wiskunde te kijken. Daartoe ontwikkelden ze een systeem dat altijd en overal toegepast kan worden om wetenschappelijke kennis op te slaan en te vergelijken. En met altijd en overal bedoelen ze ook echt altijd en overal: eerder pasten ze het al toe op taal, functies, communicatienetwerken en topmanagers, en nu dus op spinrag en muziek. Want zowel spinrag als muziek zijn structuren opgebouwd uit kleinere bouwstenen: spinrag bestaat uit eiwitten die zijn opgebouwd uit peptiden (groepjes aminozuren). En muziek bestaat uit akkoorden, die zijn opgebouwd uit tonen (groepjes geluidsgolven).

De onderzoekers werken de vergelijking tot in detail uit. Zoals geluidsgolven verschillende frequenties kunnen hebben, zo bestaan er ook verschillende aminozuren, zeggen ze. En zoals de vorm van een reeks aminozuren de functie van een eiwit bepaalt, zo bepalen duur, volume en timbre de klank van een akkoord. Maar de wetenschappers kijken verder dan alleen de structurele opbouw van spinrag en muziek. Uiteindelijk komen ze tot de conclusie dat de sterkte van een gesponnen draad te vergelijken is met de harmonie van een akkoord.

De onderzoekers claimen niet dat ze nu een spectaculaire vondst hebben gedaan op het gebied van spinrag, noch op dat van muziek. Ze voeren slechts een betoog voor het gebruik van dit systeem. Of het realistisch is dat iedereen dit nu ook echt gaat gebruiken betwijfel ik, maar het spreekt zeker tot de verbeelding. Zoals in het geval van enzymen, een specifiek type actieve eiwitten die bijvoorbeeld in waspoeder zitten om vlekken te verwijderen. Enzymen hebben een zogenaamde active site: het gedeelte waar het allemaal gebeurt, om het maar even kort samen te vatten. Daardoor zijn het volgens de onderzoekers eigenlijk net majeur akkoorden: beide hebben een grondtoon die cruciaal is voor de structuur.