تقوم الموسيقى على التكرار: نتوقع أن يعود الإيقاع كما يعود اللازمة. لكن إذا تكرر الشيء نفسه لفترة طويلة، يصبح مملًا. يبدو الملحن وكأنه يمشي على حبل مشدود بين المألوف وغير المتوقع.

ترجم العلماء هذا التوازن إلى لغة الفيزياء. مثلوا الإيقاع كنظام حيث كل نغمة هي جسيم «يريد» أن يشبه جيرانه (النظام)، ولكنه أيضًا «يريد» أن يختلف (التنوع). في الفيزياء، توصف هذه القوى المتعارضة عبر الطاقة الحرة (free energy) — وهي كمية تخبرنا بمدى استقرار النظام. اتضح أنه في ظل ظروف معينة، يحدث في الإيقاع انتقال طوري (phase transition): كما يتحول الماء إلى جليد، تترتب الضربات العشوائية فجأة في نمط واضح.

اختُبر النموذج على موسيقى يوهان سباستيان باخ. كانت أنماطه الإيقاعية قريبة جدًا من تلك التي يتنبأ بها النموذج. هذا يعني أن باخ وجد حدسيًا ذلك التوازن بين التوقع والمفاجأة الذي وصفه الفيزيائيون بالمعادلات.

يمكن أن يفيد هذا النهج ليس فقط في تحليل الموسيقى القديمة، بل أيضًا في إنشاء موسيقى جديدة. يمكن للملحن أو البرنامج ضبط «حرارة» الإيقاع: مزيد من النظام ينتج مسيرة، ومزيد من الفوضى ينتج ارتجالًا حرًا. الموسيقى، مثل المادة، لها حالاتها.