Vincent van Gogh holland festőművész, a posztimpresszionizmus egyik legnagyobb alakja. Bár jóval a halála után szerzett magának hírnevet, joggal lett ő az egyik legelismertebb festő a művészettörténelemben. Csodálatos alkotásai szemet-lelket gyönyörködtetők – és míg sokan azt gondolták, a festményein visszaköszönő jellegzetes „spirálok” pusztán a kézjegyének számító jellegzetes ecsettechnikák (vagy az elmebajára visszavezethető bizarr eljárás), most kiderült, a „csavarok” mögött sokkal több van, mint azt gondolnánk!
Két fizikus is elkezdte komolyabban vizsgálni Van Gogh spiráljait, matematikai vonatkozásokat kutatva rajta – írja a The Washington Post. A kutatók szerint a spirálokban fellelhető mintázatok hasonlóságot mutatnak a turbulens áramlásokkal, amelyeket a fizika különböző területein tanulmányoznak. Ez a megközelítés egy újabb bizonyíték lehet arra, hogy a művészet és a tudomány néha meglepően összefonódik.
A spirálok mindenhol jelen vannak körülöttünk – az atmoszférikus áramlatoktól, amelyek turbulenciát okoznak repülés közben, egészen az óceáni örvényekig. Mégis, a spirálok matematikai leírása továbbra is az egyik legösszetettebb tudományos probléma. Ahhoz, hogy a kutatók képesek legyenek mérni a turbulenciát egy statikus festményen, ki kellett fejleszteniük egy módszert az áramlás mérésére – egy olyan kihívás volt számukra, amelyen egy teljes évet dolgoztak.
A fizikusok, José Luis Aragón és Manuel Torres, Van Gogh néhány festményében kezdték keresni a matematikai spirált. Ehhez a képeken belüli különböző távolságra lévő pixelek luminanciájának (fényességének) eltéréseit vizsgálták. Ezzel a módszerrel a kutatók képesek voltak kimutatni a festmények mintázataiban rejlő fizikai hasonlóságokat a turbulens áramlásokkal.
Az eredmények azt sugallják, hogy Van Gogh intuitív módon alkotott olyan műveket, amelyek megfelelnek Kolmogorov 1941-ből származó elméletének (a szovjet matematikus „skálázási törvénye” leírja az energia eloszlását különböző skálákon egy turbulens áramlásban), bár festményei messze túlmutatnak a tudományos alkalmazásokon, művészi kifejezőerejük révén.
A kutatók felfedezték, hogy a Csillagos éj (1889) nemcsak művészileg, hanem a turbulenciát tekintve is izgalmas alkotás. Egy új tanulmányban, amely a Physics of Fluids című folyóiratban jelent meg, a Yongxiang Huang, a Xiameni Egyetem fizikus professzora próbálta megindokolni ezt az állítást.
Huang és diákja, Yinxiang Ma először szürke árnyalatúvá alakította a festményt. Ezután eltávolították a falut, a templomot és a hegyeket – mindent, ami nem áramlott. Csak a festmény 14 örvénye maradt. Ezt követően kézi analízist végeztek, mérve minden egyes örvény vonalait, és kvantifikálták a fényességet, valamint a vonalak szélességét és hosszát.
Ez az új megközelítés segített jobban megérteni, hogyan működnek a turbulens áramlások, nemcsak a természetben, hanem egy műalkotáson is. A kutatók úgy vélik, hogy Van Gogh festészete olyan rejtett, dinamikus struktúrákat tartalmaz, amelyek meglepően pontosan tükrözik a fizikai turbulenciát.
A kutatók klasszikus turbulenciát fedeztek fel a festményben – a vizek örvényeinek méretei és a közöttük lévő távolság és intenzitás a Kolmogorov által felfedezett fizikai törvényeket követte, amikor az összes örvényt elemezték, amelyek a Csillagos éj égboltján fénylettek.
Emellett a vonalak változásaiban egy olyan mintát is találtak, amelyet Batchelor-skálázásának neveznek, az ausztrál matematikus George Batchelor után. Huang szerint rendkívülinek számít, hogy mindkét skálázás jelen van egyszerre.
„Évekig próbálták a tudósok bizonyítani ezt az elméletet laboratóriumi kísérletek és nagy felbontású numerikus szimulációk segítségével szuperszámítógépek használatával. Ezért meglepő számunkra, hogy mindkét skálázást észleltük Van Gogh egyik remekművében” – nyilatkozta Huang a The Washington Postnak.
Huang nem azt állítja, hogy Van Gogh már akkor ismerte a turbulenciát leíró matematikát, hanem inkább azt, hogy figyelmes megfigyelője volt a turbulens áramlásoknak.
„Mi, a turbulenciával foglalkozó elméleti tudósok büszkék vagyunk a turbulencia univerzalitására – itt van, ott van, mindenhol ott van… Amit az ilyen kutatásokból megértek, az az, hogy Van Gogh megörökítette e univerzalitás egy részét a gyönyörű Csillagos éjben. És azt hiszem, az emberek most már tudják ezt. Tudják, hogy valami csodálatos van beágyazva ebbe a festménybe, és ez vonz minket – akár a fizikáért lelkesedünk, akár átlagemberek vagyunk. Az örvények és turbulenciák ismerősek számunkra” – tette hozzá.
