Неочакваната математика в "Звездна нощ" на Ван Гог – Наталия Ст. Клеър

Вижте целия урок: http://ed.ted.com/lessons/the-unexpected-math-behind-van-gogh-s-starry-night-natalya-st-clair

Физикът Вернер Хайзенберг е казал: " Когато срещна Бог, ще му задам два въпроса – защо относителността и защо турбулентността? Вярвам, че ще ми отговори на първия." Макар турбулентността да е трудна за разбиране математически, можем да използваме изкуството, за да я опишем. Наталия Ст. Клеър пояснява как Ван Гог е уловил в творбите си дълбокото тайнство на движението, течностите и светлината.

Урок: Наталия Ст. Клеър, анимация: Ави Офър

Една от най-забележителните характеристики
на човешкия мозък

е способността му да разпознава мотиви
и да ги описва.

Един от най-трудните мотиви,
които сме се опитвали да разберем

е идеята за турбулентнo течение
в хидродинамиката.

Немският физик Вернер Хайзенберг
е казал:

"Като срещна Бог, ще му задам два въпроса:

защо относителността и
защо турбулентността?

Вярвам, че ще може да отговори
на първия."

Макар и турбулентността да е трудна
за разбиране математически,

можем чрез изкуство да опишем начина,
по който изглежда.

През юни 1889, Винсент ван Гог
нарисувал гледката точно преди изгрев

от прозореца на стаята си
в лудницата Сен-Пол-дьо–Мосол

в Сен-Реми-дьо-Прованс,

където постъпил след като
осакатил собственото си ухо

в епизод на психоза.

В "Звездна нощ"
кръгообразните краски

пресъздават нощно небе, изпълнено с
въртящи се облаци и вихрушки от звезди.

Ван Гог и другите импресионисти
изобразявали светлината по различен начин

от предшествениците си,

сякаш улавяйки движението й, например

във водата, изпъстрена със слънчеви петна

или звездната светлина тук,
която блещука и се топи

в млечните вълни на синьото нощно небе.

Причина за този ефект е яркостта,

интензивността на светлината
в цветовете на платното.

По-примитивната част от
зрителната ни кора,

която вижда светлинни контрасти
и движение, но не и цвят,

ще смеси две области,
оцветени различно,

ако са еднакво ярки.

Но частта от мозъка ни на примати

ще види контрастните цветове
без да ги смесва.

С тези две интерпретации,
които се случват едновременно,

светлината в много импресионистични творби
сякаш пулсира, проблясва и излъчва особено.

Ето как тази и други
импресионистични творби

използват бързо нанесени,
изпъкващи щрихи,

за да уловят по поразително истински
начин движението на светлината.

60 години по-късно руският математик
Андрей Колмогоров

разширил математическото ни
разбиране за турбулентността,

като предположил, че енергията
на турбулентен флуид с дължина R

варира пропорционално на
R на степен 5/3.

Пробните измервания
показват, че Колмогоров

е бил изключително близо до начина
на работа на турбулентния поток,

въпреки че пълното описание
на турбулентността

остава една от нерешените
задачи във физиката.

Един турбулентен поток е себеподобен,
ако има енергийна каскада.

С други думи, големите вихри
прехвърлят енергията си към по-малки,

които правят същото в друг мащаб.

Примери за това са
Голямото червено петно на Юпитер,

облачни формации и частици
междузвезден прах.

През 2004, чрез космическия
телескоп Хъбъл,

учените видяха вихрите на далечен
облак прах и газ около една звезда

и тя им заприлича на
"Звездна нощ" на Ван Гог.

Това мотивира учени от
Мексико, Испания и Англия

да изследват подробно яркостта
в картините на Ван Гог.

Те откриха, че има явен мотив
на структури на турбулентен флуид,

близки до уравнението на Колмогоров,
скрити в много от картините на Ван Гог.

Изследователите дигитализираха картините

и измериха как се променя яркостта
между всеки два пиксела.

От измерените криви на разстоянието
между пикселите

те заключиха, че картините от
периода на психотична възбуда на Ван Гог

са забележително подобни
на турбулентността на флуидите.

Неговият автопортрет с лула
от по-спокоен период в живота му

не показва такава прилика.

Нито пък я има в творбите
на други художници,

които изглеждат също толкова
турбулентни на пръв поглед,

като "Викът" на Мунк.

Твърде лесно е да кажем,
че турбулентният гений на Ван Гог

му е помогнал да опише турбулентността,

но е доста по-трудно да изразим точно
вдъхновяващата красота на факта,

че в период на тежко страдание

Ван Гог е бил в състояние
да улови и пресъздаде

едно от крайно трудните понятия,

които природата някога е представяла
на човечеството

и да слее погледа на
уникалното си съзнание

с най-дълбоките тайни на движението,
течностите и светлината.