Một trong những điểm nổi bật của bộ não con người
là khả năng nhận ra họa tiết và mô tả nó.
Trong số những họa tiết khó nhất mà ta cố tìm hiểu
là khái niệm về dòng chảy hỗn loạn trong động lực học chất lỏng.
Nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg nói,
"Khi tôi gặp Chúa, tôi sẽ hỏi ngài hai câu hỏi:
tại sao lại có tương đối và tại sao lại có hỗn loạn?
Tôi tin rằng ngài sẽ có câu trả lời cho điều thứ nhất."
Dù sự hỗn loạn rất khó để hiểu dựa trên toán học,
chúng ta có thể dùng hội họa để minh họa nó.
Tháng 6 năm 1889, Vincent van Gogh vẽ cảnh ngay trước bình minh
từ cửa sổ phòng ông ở nhà thương điên Saint-Paul-de-Mausole
ở Saint-Rémy-de-Provence,
nơi ông đã tự nhập viện sau khi cắt một bên tai
khi bị rối loạn tâm thần.
Trong bức Trời Sao, những nét cọ tròn
tạo nên một bầu trời đầy những đám mây xoáy và xoáy lốc của các ngôi sao.
Van Gogh và những họa sĩ trường phái Ấn tượng khác
thể hiện ánh sáng khác với người đi trước,
dường như bắt lấy chuyển động của chúng, ví dụ như
mặt nước sáng lấp lánh ánh mặt trời,
hoặc trong ánh sao nhấp nháy và tan chảy
trong biển sao của trời đêm.
Hiệu ứng này là do độ chói của ánh sáng,
cường độ của ánh sáng trong màu sắc trên bức vẽ.
Các phần tế bào nguyên thủy của vỏ não,
phần nhìn thấy ánh sáng tương phản và chuyển động, nhưng không thấy màu,
sẽ trộn hai cùng màu khác nhau lại
nếu chúng có cùng cường độ ánh sáng.
Nhưng phần phụ của não
sẽ thấy những màu tương phản này mà không bị trộn lẫn.
Với cả hai sự nhận thức này diễn ra cùng lúc,
ánh sáng ở nhiều tác phẩm Ấn tượng dường như chuyển động và nhấp nháy.
Đó là cách mà các họa sĩ Ấn tượng
dùng những nét vẽ nhanh và nổi bật
để khắc họa chân thực chuyển động của ánh sáng.
60 năm sau, nhà toán học Nga Andrey Kolmogorov
cho ta hiểu thêm mặt toán học của sự hỗn loạn
khi ông nói năng lượng trong một chất lỏng hỗn loạn ở độ dài R
dao động trong khoảng 5/3 lần R.
Các thí nghiệm cho thấy Kolmogorov
đã đến rất gần với cách mà sự hỗn loạn vận hành,
mặc dù mô tả hoàn chỉnh về sự hỗn loạn
vẫn chưa có lời giải đáp trong vật lý.
Dòng chảy hỗn loạn giống như chính nó với một thác năng lượng.
Nói cách khác, xoáy lớn chuyền năng lượng sang những xoáy nhỏ,
và tương tự như vậy ở các bậc khác.
Ví dụ của việc này bao gồm cả Vết đỏ lớn của sao Mộc,
sự hình thành sao và những phần tử bụi ngoài vũ trụ.
Năm 2004, dùng kính thiên văn Hubble,
các nhà khoa học thấy xoáy của những đám bụi quanh một ngôi sao,
và nó nhắc họ nhớ đến bức "Trời sao" của Van Gogh.
Những nhà khoa học đến từ Mexico, Tây Ban Nha và Anh
nghiên cứu sự phát sáng trong tranh Van Gogh thật chi tiết.
Họ phát hiện ra có những phần giống sự hỗn loạn của chất lỏng
gần với phương trình của Kolmogorov ẩn chứa sau nhiều bức họa Van Gogh.
Các nhà phân tích phân chia bức tranh,
và nghiên cứu độ sáng giữa hai điểm ảnh.
Từ đường cong đo đạc sự phân bố các điểm ảnh,
họ kết luận rằng bức tranh Van Gogh vẽ trong lúc bị bệnh
có nhiều điểm rất giống sự hỗn loạn chất lỏng.
Bức tự họa với ống điếu vẽ lúc ông không bị bệnh,
không có dấu hiệu tương tự nào.
Và không có tác phẩm nào
có sự hỗn loạn dễ thấy từ cái nhìn đầu tiên
như Tiếng Thét của Munch.
Quá dễ khi nói thiên tư hỗn loạn của Van Gogh
cho phép ông diễn tả sự hỗn loạn,
vẫn quá khó để thể hiện chính xác sức sống mãnh liệt của cái đẹp
trong thời gian bệnh nặng như vậy,
Van Gogh bằng cách nào đó đã nhận thức và thể hiện
một trong những khái niệm khó nhất
thiên nhiên từng mang đến,
và hợp nhất não và mắt
với sự bí ẩn tột cùng của chuyển động, chất lỏng và ánh sáng.