圣路易斯— 唐纳德·丹佛斯植物科学中心的丹·奇特伍德白天是一位植物形态学家，研究番茄的形态和结构如何在适应新环境时发生不同的进化。晚上，当他需要思考问题或休息一下时，他会演奏中提琴。
奇特伍德现在将他对植物和弦乐器的热情结合起来，发表了一项研究，记录了使用与他用于绘制叶片进化形态相同的方法来研究小提琴形状的演变。这项研究于10月8日在《PLoS One》上发表，使用了这些方法来检查400年间制造的9000件乐器的形状。
奇特伍德使用的形态学分析使他能够根据地区和小提琴制作师的谱系对小提琴进行分类。他确定了四个主要的弦乐器制造商或提琴制作师群体，他们每个人都制作了自己的标志性形状，这些形状代代相传，只有细微的变化——奇特伍德指出这是“带有修改的传承”，以致敬达尔文的进化论。
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奇特伍德收集了数千张小提琴样本的图像，这些图像来自Cozio.com弦乐器档案馆。该档案馆包括在拍卖会上出售的珍贵小提琴正面和背面的详细照片，奇特伍德使用开源统计计算软件来分析琴身和f孔（音孔）的形状。他使用线性判别分析（一种分离不同类别物体的统计技术）开发了散点图，将单个乐器按提琴制作师分开。基于这些形状差异，他将小提琴分为四个主要的提琴制作师群体，他们的设计仍然在大多数现代乐器中占主导地位。聚类图类似于进化树。
当他研究这些聚类时，他注意到来自提琴制作师家族的小提琴具有相似的品质——就像同一属的植物一样，他说。他说，许多小提琴制作家族包括几代人，年轻的学徒可能会对乐器进行细微的改动，以区别于他的前辈。“不同的家族会走向不同的形状轨迹，与其他家族不同。这就像物种形成，”奇特伍德说。“这是通过传承进行的修改。你基本上再现了设计，但你加入了一点改变——一点你自己的印记——它就改变了，就像突变一样。”
剑桥大学的结构动力学家吉姆·伍德豪斯为奇特伍德提供了关于小提琴声学的信息，他说这项研究证实了提琴制作师凭直觉所知晓的事情。“[这项研究]揭示了一些相当明显的趋势，以及相关形状的清晰聚类，”伍德豪斯说。“这为制作者和专家经销商的轶事证据提供了一些科学依据。”
根据奇特伍德的分析，历史也在小提琴的塑造中发挥作用：小提琴随着时间线性地变形，许多变化归因于安东尼奥·斯特拉迪瓦里的崛起。这位小提琴大师在17世纪中期开始制作乐器，并且仍然是文艺复兴时期最多产的提琴制作师。他在18世纪初左右引入了一项关键的改变，开发出比当时其他小提琴更大的轮廓形状。“在那之前，没有其他小提琴具有那种特殊的形状，”奇特伍德说。“这种形状真正预示了未来……因为众所周知，每个人都在复制斯特拉迪瓦里。”
对形状的痴迷真的重要吗？巴黎大学的克劳迪娅·弗里茨说，现代小提琴家无法区分斯特拉迪瓦里琴和全新乐器的声音。在她2012年和2014年发表的研究中，她要求有成就的小提琴家盲奏“意大利老琴”和新琴，并比较它们的声音。当演奏者在酒店房间里，后来又在音乐厅里演奏时，他们无法区分这些乐器。与乐器的拱形形状、变化的厚度和木材相比，外形或f孔形状的细微差异对音质的影响很小。
奇特伍德想知道是否有些提琴制作师只是抄袭者。斯特拉迪瓦里琴不一定是最好的；它只是被认为是最合适的，所以它才得以普及，他说。“还有很多其他的制琴大师——瓜奈里家族，尼科洛·阿玛蒂——为什么我们不大量复制他们呢？”
“只是人们认为斯特拉迪瓦里琴更优越，”他继续说道。“如果所有小提琴的属性都被用来模仿斯特拉迪瓦里琴，那么我们无法分辨出差异的原因之一可能是因为每个人都在复制他。”
这项研究搁置了声音差异，这使其独一无二。“就学科而言，这是一项值得尊敬的研究，介于科学和历史之间，”伍德豪斯说，“它揭示了一些关于小提琴故事的事情，这些事情在阅读之前并不明显。”