Uno degli aspetti più straordinari del cervello umano
è la capacità di riconoscere dei modelli e descriverli.
Tra i modelli più difficili da comprendere
c'è il concetto di flusso turbolento nella dinamica dei fluidi.
Il fisico tedesco Werner Heisenberg disse:
"Quando incontrerò Dio, gli farò due domande:
"Perché la relatività?" e "Perché la turbolenza?"
Di sicuro mi risponderà alla prima."
Per quanto la turbolenza sia difficile da capire matematicamente,
possiamo usare l'arte per rappresentarla.
Nel giugno 1889, Vincent Van Gogh dipinse la vista poco prima dell'alba
dalla finestra della sua stanza del manicomio Saint-Paul-de Mausole
a Saint-Rémy-de-Provence,
dove si era ricoverato dopo essersi tagliato un orecchio
durante un episodio psicotico.
In "Notte stellata" le pennellate circolari
creano un cielo notturno pieno di vortici di nubi e di mulinelli stellari.
Van Gogh e altri impressionisti rappresentavano la luce
in modo diverso dai predecessori,
sembravano catturarne il movimento,
ad esempio, su acque screziate dal sole,
o qui nella luce delle stelle che scintilla e si scioglie
attraverso onde lattiginose del cielo blu della notte.
L'effetto è causato dalla luminanza,
l'intensità della luce nei colori sulla tela.
La parte più primaria della nostra corteccia visiva,
che vede i contrasti e i movimenti della luce, ma non il colore,
mescola due aree di colori diversi
se hanno la stessa luminanza.
Ma la suddivisione cerebrale primaria
vedrà i colori in contrasto senza mescolarli.
Con entrambe le interpretazioni in contemporanea,
la luce in molte opere impressioniste
pare pulsare, baluginare e irradiarsi in modo strano.
Ecco come questa e altre opere impressioniste
usano rapide pennellate marcate
per catturare qualcosa di considerevolmente reale
sul modo di muoversi della luce.
60 anni dopo, il matematico russo Andrey Kolmogorov
incoraggiò la nostra comprensione matematica della turbolenza
ipotizzando che l'energia in un fluido turbolento di lunghezza R
varia in proporzione alla potenza 5/3 di R.
Misurazioni sperimentali mostrano come Kolmogorov fosse
straordinariamente vicino al modo in cui funzionano i flussi turbolenti,
sebbene una descrizione completa delle turbolenze
rimanga una delle questioni irrisolte della fisica.
Un fluido turbolento è sempre simile a se stesso
se c'è una cascata di energia:
i mulinelli grandi trasferiscono energia a quelli più piccoli,
che fanno lo stesso in scala.
Esempi ne sono la macchia rossa di Giove,
la formazione delle nubi e le particelle di polvere interstellare.
Nel 2004, con il telescopio Hubble, degli scienziati osservarono
i mulinelli di una nube di polvere intorno a una stella,
e si ricordarono della "Notte stellata" di Van Gogh.
Questo spinse scienziati di Messico, Spagna e Inghilterra
a studiare in dettaglio la luminanza nei dipinti di Van Gogh.
Scoprirono che c'è un preciso modello di strutture fluide turbolente,
simile all'equazione di Kolmogorov, nascosto in molti dipinti di Van Gogh.
I ricercatori hanno digitalizzato i quadri
e misurato come la luminosità vari ogni due pixel.
Dalle curve misurate per la separazione in pixel,
hanno concluso che i dipinti di Van Gogh del periodo di agitazione psicotica
si comportano in modo straordinariamente simile alla turbolenza fluida.
L'autoritratto con la pipa, di un periodo più calmo della vita di Van Gogh,
non ha mostrato alcuna corrispondenza.
E neanche opere di altri artisti
che a prima vista sembrano ugualmente turbolente,
come "L'urlo" di Munch.
Mentre sarebbe troppo facile dire che il genio turbolento di Van Gogh
gli ha consentito di raffigurare la turbolenza,
è anche fin troppo difficile esprimere accuratamente
la bellezza esaltante del fatto che in un periodo di profonda sofferenza,
Van Gogh sia stato capace di percepire e rappresentare
uno dei concetti più difficili in assoluto
che la natura abbia mai offerto all'uomo,
e di unire la sua singolare immaginazione
ai misteri più profondi dei movimenti, dei fluidi e della luce.