Одна з найдивовижніших характеристик людського мозку -
здатність розпізнавати схеми та описувати їх.
До найскладніших схем, які ми намагались зрозуміти,
належить поняття турбулентної течії у гідродинаміці.
Німецький фізик Вернер Хайзенберг казав:
"Коли я зустрінусь з Богом, то поставлю йому два запитання:
для чого теорія відносності і турбулентність?
Я впевнений, що на перше питання він матиме відповідь".
Турбулентність важко зрозуміти з математичної точки зору,
тому ми можемо зобразити її за допомогою мистецтва.
В червні 1889 року Вінсент ван Гог зобразив пейзаж перед світанком
із вікна своєї кімнати в лікарні Сен-Поль-де-Мозоль
у Сен-Ремі-де-Прованс,
куди він подався після того, як покалічив власне вухо
під час нервового зриву.
В картині "Зоряна ніч" він використовував кругові штрихи,
щоб створити нічне небо із завитками хмар та вихорами зірок.
Ван Гог та інші імпресіоністи зображали світло в інший спосіб,
ніж їхні попередники,
намагаючись вловити його рух, наприклад,
сонячний відблиск на воді,
або зоряне сяйво, що мерехтить і тане
в молочному плині блакитного нічного неба.
Ефект виникає через люмінантність,
силу світла кольорів на полотні.
Примітивніша частина зорової кори,
що розпізнає контрастність світла та руху, але не колір,
змішує кольори двох поверхонь,
якщо вони мають однакову люмінантність.
Та примітивне сприйняття мозку
розрізняє контрастні кольори без змішування.
Ці дві інтерпретації існують в мозку одночасно,
тому світло у роботах імпресіоністів немов пульсує, мерехтить і дивно сяє.
Таким чином роботи в стилі імпресіонізму,
за допомогою недбалих опуклих мазків пензлика,
разюче правдиво зображають рух світла.
60 років потому російський математик Андрій Колмогоров
розширив математичне уявлення про турбулентність,
заявивши, що енергія турбулентної рідини на довжині R
змінюється пропорційно до 5/3 сили R.
Експериментальні розрахунки підтверджують,
що Колмогоров наблизився до розуміння турбулентної течії,
хоча повний опис турбулентності
досі є проблемою у фізиці.
Турбулентна течія - самоподібна за умови енергетичного каскаду.
Тобто більші потоки передають енергію меншим,
які діють так само на інших рівнях.
Як приклад, можна навести велику червону пляму Юпітера,
пилові утворення і частинки зоряного пилу.
У 2004 році за допомогою космічного телескопа Габбл,
вчені розгледіли вихор далекої хмари пилу і газу навколо зірки,
що нагадало їм "Зоряну ніч" Ван Гога.
Це надихнуло вчених з Мексики, Іспанії та Англії
детальніше вивчати люмінантність картин Ван Гога.
Вони виявили схему турбулентної течії,
схожої на рівняння Колмогорова, захованого в картинах Ван Гога.
Дослідники оцифрували картини
та вирахували, як змінюється яскравість між кожними двома пікселями.
Вирахувавши криві розподілу пікселів,
вони дійшли висновку, що картини Ван Гога в період психічної нестабільності
відтворюють характер гідротурбулентності.
Автопортрет Ван Гога з трубкою, написаний у спокійніший період його життя,
не має жодних ознак такої відповідності.
Так як і в картинах інших художників,
що, на перший погляд, здаються турбулентними,
наприклад, "Крик" Мунка.
Звісно, можна сказати, що геніальність Ван Гога
дозволила йому зобразити турбулентність,
але неможливо осягнути дивовижність того факту,
що в період сильного страждання,
Ван Гог зумів сприйняти і відобразити
одне з найважчих для розуміння понять,
що коли-небудь поставали перед людством,
та поєднати власне унікальне бачення
з найдивовижнішами секретами руху, рідини і світла.