Turbulența: nebănuita matematică din “Noapte înstelată”

254

Unul dintre cele mai remarcabile aspecte ale minţii umane e abilitatea de a recunoaşte şi descrie tipare. Printre cele mai grele tipare pe care am încercat să le înţelegem e conceptul de curgere turbulentă din dinamica fluidelor. Fizicianul german Werner Heisenberg a spus: „Când îl voi întâlni pe Dumnezeu Îl voi întreba două lucruri: de ce relativitatea și de ce turbulența? Cred că va putea răspunde la prima întrebare.”

Deși e dificil de înțeles matematic conceptul de turbulență, putem folosi arta pentru a o descrie. În iunie 1889, Vincent van Gogh a pictat o privelişte chiar înainte de răsărit de la fereastra camerei sale din azilul Saint-Paul-de Mausole, în Saint-Rémy-de-Provence, unde se internase după ce îşi mutilase propria ureche într-un episod psihotic. În „Noapte înstelată” tușele circulare ale pensulei sale au creat un cer plin cu nori sfredelitori și stele turbionare. Van Gogh şi alţi impresionişti prezentau lumina în moduri diferite faţă de precedesorii lor, părând să-i capteze mişcarea, de exemplu, peste apele pătate de soare, sau aici, în lumina stelelor ce sclipesc și se topesc printre valurile lăptoase ale cerului nopţii albastre.

Efectul e cauzat de luminozitate, de intensitatea luminii în culorile pânzei. Cu cât e mai primitivă partea cortexului nostru vizual, ce vede contrastul luminii şi al mişcării, dar nu şi culoarea, va amesteca împreună două arii colorate diferit dacă au aceeaşi luminozitate. Dar subdiviziunea primară a creierului nostru va vedea culorile contrastante fără să le amestece. Cu aceste două interpretări petrecându-se simultan, lumina în multe lucrări impresioniste pare că pulsează, sclipeşte şi radiază ciudat. În acest mod această lucrare şi altele impresioniste foloseau tuşe rapide pentru a capta ceva izbitor de real precum oscilațiile luminii.

60 de ani mai târziu, matematicianul rus Andrey Kolmogorov a dus mai departe înţelegerea matematică despre turbulenţă când a afirmat că energia dintr-un fluid turbulent de lungime R variază în proporţie de 5/3 din puterea lui R. Măsurători experimentale au arătat că Andrey Kolmogorov era foarte aproape de modul de funcționare al curgerilor turbulente. cu toate că o descriere completă a turbulenţei rămâne una dintre probleme nerezolvate ale fizicii. O curgere turbulentă e auto-similară dacă există o energie cascadă. Cu alte cuvinte, marile turbionări îşi transferă energia în micile turbionări care fac la fel, la o altă scară. Exemple asemănătoare includ marea pată roşie a lui Jupiter, formaţiunile noroase şi particulele de praf interstelar.

În 2004, cu ajutorul telescopului Hubble, cercetătorii au văzut turbulenţele unui nor îndepărtat de praf şi gazul din jurul unei stele şi le-a amintit de „Noaptea înstelată” a lui Van Gogh. Asta a motivat oameni de știință din Mexic, Spania și Anglia să studieze în detaliu luminozitatea din tablourile lui Van Gogh. Au descoperit că există un tipar distinct în structura fluidelor turbulente similare ecuaţiei lui Kolmogorov, ascunse în tablourile lui Van Gogh.

Cercetătorii au digitizat tablourile, şi au măsurat variaţia luminozităţii între oricare doi pixeli. De la curbele măsurate pentru separarea pixelilor, au concluzionat că tablourile lui Van Gogh din perioada psihotică s-au comportat similar turbulențelor fluidelor. Autoportretul cu pipă dintr-o perioadă mai calmă a vieţii lui Van Gogh, nu a indicat nicio corespondenţă de acest fel. Şi nici alte lucrări ale altor artişti ce păreau turbulente la prima vedere precum „Ţipătul” lui Munch.

Ar fi prea simplu să spunem că geniul turbulent al lui Van Gogh l-a determinat să descrie turbulenţe, şi e de asemenea prea dificil să exprimăm cu acurateţe frumuseţea vibrantă a faptului că într-o perioadă de intensă suferinţă, Van Gogh a fost capabil să perceapă şi să reprezinte unul dintre cele mai dificile concepte pe care natura le-a dat omenirii, şi a unit ochiul minţii sale unice cu misterele cele mai profunde ale mişcării fluidelor şi luminii.

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here