Cerul turbulent din „Noaptea înstelată” a lui Vincent Van Gogh se aliniază unei teorii științifice, potrivit unui studiu

Se crede că lumina stelelor și norii învolburați din „Noaptea înstelată” a lui Vincent van Gogh reflectă starea de spirit tumultoasă a artistului atunci când a pictat lucrarea în 1889, relatează CNN.

Acum, o nouă analiză realizată de fizicieni din China și Franța sugerează că artistul a avut o înțelegere profundă și intuitivă a structurii matematice a fluxului turbulent.

Fenomenul natural comun observat în fluide – apa în mișcare, curenții oceanici, circulația sângelui, norii de furtună și norii de fum – curgerea turbulentă este haotică, deoarece vârtejurile sau vârtejurile mai mari se formează și se descompun în unele mai mici.
Poate părea aleatorie pentru observatorul ocazional, dar turbulența urmează totuși un model în cascadă care poate fi studiat și, cel puțin parțial, explicat cu ajutorul ecuațiilor matematice.

„Imaginați-vă că stați pe un pod și urmăriți curgerea râului. Veți vedea vârtejuri la suprafață, iar aceste vârtejuri nu sunt aleatorii. Ele se aranjează în modele specifice, iar aceste tipuri de modele pot fi prezise prin legi fizice”, a declarat Yongxiang Huang, autorul principal al studiului care a fost publicat marți în revista științifică Physics of Fluids. Huang este cercetător la State Key Laboratory of Marine Environmental Science & College of Ocean and Earth Sciences de la Universitatea Xiamen din sud-estul Chinei.

„Noaptea înstelată” este o pictură în ulei pe pânză care, conform studiului, descrie o priveliște chiar înainte de răsăritul soarelui de la fereastra orientată spre est a camerei de azil a artistului din Saint-Rémy-de-Provence, în sudul Franței. Van Gogh se internase într-un azil de acolo după ce își mutilase urechea stângă.

Folosind o imagine digitală a picturii, Huang și colegii săi au examinat scara celor 14 forme principale ale vârtejului pentru a înțelege dacă acestea se aliniază teoriilor fizice care descriu transferul de energie de la vârtejurile de mari dimensiuni la cele de mici dimensiuni, pe măsură ce acestea se ciocnesc și interacționează între ele.

„Noaptea înstelată” și teoriile turbulenței

Mișcarea atmosferică a cerului pictat nu poate fi măsurată direct, așa că Huang și colegii săi au măsurat cu precizie tușele și au comparat dimensiunea acestora cu scările matematice așteptate de teoriile turbulenței. Pentru a măsura mișcarea fizică, ei au folosit strălucirea relativă sau luminanța diferitelor culori ale vopselei.

Ei au descoperit că dimensiunile celor 14 vârtejuri sau vârtejuri din „Noaptea înstelată”, precum și distanța și intensitatea lor relativă, respectă o lege fizică care guvernează dinamica fluidelor, cunoscută sub numele de teoria turbulenței a lui Kolmogorov.
În anii 1940, matematicianul sovietic Andrey Kolmogorov a descris o relație matematică între fluctuațiile vitezei unui flux și rata de disipare a energiei acestuia.

Huang și echipa au constatat, de asemenea, că vopseaua, la cea mai mică scară, se amestecă cu unele spirale și vârtejuri de fundal într-un mod prezis de teoria turbulenței, urmând un model statistic cunoscut sub numele de scalarea lui Batchelor. Scalarea lui Batchelor reprezintă matematic modul în care particulele mici, cum ar fi algele în derivă în ocean sau bucăți de praf în vânt, sunt amestecate pasiv de fluxul turbulent.

„Acest lucru este grozav. Într-adevăr, acesta este tipul de statistici la care v-ați aștepta de la proliferarea algelor care sunt purtate de curenții oceanici sau de la praful și particulele din aer”, a declarat James Beattie, cercetător postdoctoral în cadrul departamentului de științe astrofizice de la Universitatea Princeton din New Jersey, într-un e-mail. Beattie nu a fost implicat în acest studiu, dar a efectuat cercetări similare asupra operei de artă.

„În lucrarea mea, m-am uitat cu adevărat doar la cele mari (vârtejurile din pictură), așa că nu am văzut această a doua relație”, a spus el, referindu-se la scalarea lui Batchelor.

„O coincidență uimitoare”

„Acest lucru are sens – modelele au fost construite pentru a încerca să capteze statisticile curenților și vârtejurilor la scări multiple, fiecare vârtej comunicând cu alte vârtejuri prin cascada turbulentă. Într-un anumit sens, Van Gogh a pictat ceva care reprezintă acest fenomen, deci de ce nu ar exista o anumită convergență între modelele teoretice și statisticile vârtejurilor lui Van Gogh?”

Echipa studiului a efectuat aceeași analiză și a detectat același fenomen în alte două imagini, una fiind o pictură, „Chain Pier, Brighton”, creată de artistul britanic John Constable în 1826-7, iar cealaltă o fotografie a Marii Pete Roșii a lui Jupiter, realizată de nava spațială Voyager 1 a NASA la 5 martie 1979.

„Spre deosebire de «Noaptea înstelată», acestei picturi îi lipsesc modelele turbionare bine definite, dar norii sunt bogați în structuri cu diferite scări, asemănătoare cu cele observate frecvent pe cer”, se menționează în studiu despre opera de artă a lui Constable.

Expusă la Muzeul de Artă Modernă din New York, „Noaptea înstelată” este o operă de artă extrem de populară, care a fost recreată în cărămizi Lego, drone și dominouri.

Huang a declarat că oamenii de știință s-au străduit mult timp să descrie fluxul turbulent în dinamica fluidelor într-un mod care să le permită să prezică fenomenul și că o explicație completă rămâne un mister predominant al fizicii. O înțelegere aprofundată ar ajuta la prognozarea vremii, turbulența zborurilor și multe alte procese, a spus el.

„Chiar și după mai mult de 100 de ani (de) studiu, nici măcar nu știm cum să definim acest fenomen complex”, a spus Huang. „Este extrem de important, dar este extrem de dificil”.

Faptul că „The Starry Night” se potrivește cu modelele statistice ale turbulenței, chiar dacă opera de artă nu se mișcă efectiv, ar putea sugera că metodele și instrumentele statistice sunt mai puțin precise decât ar fi crezut oamenii de știință, a spus Beattie.
Pictura nu poate fi măsurată cu precizie deoarece „de fapt nu este turbulență. … (I)nu are energie cinetică”, a spus el.

Cu toate acestea, Beattie a spus că este un mare fan al operei de artă și că aceasta reflectă universalitatea și frumusețea turbulenței.
„Îmi place profund faptul că pot lua înțelegerea turbulenței din plasma dintre galaxii și să o aplic la turbulența dintre stele, dintre Pământ și Soare sau în propriile noastre lacuri, oceane și atmosferă”, a spus el.

„Ceea ce rețin eu din studii de acest gen este că (van Gogh) a surprins o parte din această universalitate în frumoasa («Noapte înstelată»)”, a adăugat Beattie. „Și cred că oamenii știu asta. Ei știu că ceva minunat a fost încorporat în această pictură și suntem atrași de ea.”