Kejutan matematika dalam "Starry Night" karya Van Gogh - Natalya St. Clair

Lihat pelajaran lengkap di: http://ed.ted.com/lessons/the-unexpected-math-behind-van-gogh-s-starry-night-natalya-st-clair

Fisikawan Werner Heisenberg pernah berkata "Saat aku bertemu Tuhan, aku akan menanyakan dua hal: kenapa relativitas? Dan kenapa turbulensi? Aku yakin Dia memiliki jawaban untuk pertanyaan pertama." Sesulit-sulitnya memahami turbulensi secara matematis, kita dapat menggunakan karya seni untuk menggambarkan bentuknya. Natalya St. Clair mengilustrasikan bagaimana Van Gogh menangkap dalamnya misteri gerakan, fluida, cahaya dalam karyanya.

Materi oleh Natalya St. Clair, animasi oleh Avi Ofer.

Salah satu aspek paling
menakjubkan dari otak manusia

adalah kemampuan untuk mengenali
pola dan mendeskripsikannya.

Salah satu pola tersulit yang
coba kita mengerti

adalah konsep aliran turbulen
dalam dinamika fluida.

Fisikawan Jerman Werner
Heisenberg berkata,

"Saat bertemu Tuhan, aku akan
menanyakan-Nya dua hal:

kenapa relativitas dan kenapa turbulensi?

Aku yakin Dia memiliki jawaban
untuk pertanyaan pertama."

Sesulit-sulitnya memahami
turbulensi secara matematis,

kita dapat menggunakan karya seni
untuk menggambarkan bentuknya.

Pada Juni 1899, Vincent van Gogh melukis
pemandangan sesaat sebelum matahari terbit

dari jendela kamarnya di rumah sakit jiwa
Saint-Paul-de-Mausole

di Saint-Rémy-de-Provence,

tempat dia dirawat setelah
memotong telinganya sendiri

dalam salah satu episode psikosis.

Dalam "The Starry Night",
sapuan kuas melingkarnya

menciptakan langit malam yang dipenuhi
putaran awan dan pusaran bintang.

Van Gogh dan para Impresionis lainnya
melukiskan cahaya dengan cara yang berbeda

dari para pendahulunya,

yang tampak seperti
menangkap gerakan cahaya,

misalnya, cahaya matahari
di atas permukaan air,

atau dalam lukisan ini, pada cahaya
bintang yang berkelap-kelip dan melebur

di antara Bima Sakti di
birunya langit malam.

Efek ini disebabkan oleh luminansi,

yaitu intensitas cahaya dari
warna-warna pada kanvas.

Bagian primitif dari korteks visual kita,

yang melihat kontras cahaya
dan gerakan, tetapi tidak melihat warna,

akan menggabungkan dua area
dengan warna yang berbeda

jika memiliki luminansi yang sama.

Tetapi bagian primata dari otak kita

akan melihat dua kontras
warna secara terpisah.

Dengan dua interpretasi
yang terjadi secara bersamaan,

cahaya dalam karya Impresionis seakan
berdenyut, berkedip, dan bersinar aneh.

Beginilah cara lukisan ini
dan karya lain dari para Impresionis

menggunakan sapuan kuas mencolok
yang dilakukan dengan cepat

untuk menangkap sesuatu yang sangat nyata
tentang bagaimana cahaya bergerak.

Enam puluh tahun kemudian,
ahli matematika Rusia Andrey Kolmogorov

melanjutkan pemahaman
matematis kita tentang turbulensi

saat ia mengemukakan bahwa energi
dalam fluida turbulen dengan panjang R

bervariasi sesuai proporsi
terhadap 5/3 kekuatan dari R.

Pengukuran eksperimental menunjukkan
teori Kolmogorov sudah hampir menyerupai

cara kerja aliran turbulen,

meskipun deskripsi lengkap
mengenai turbulensi

tetap menjadi permasalahan yang
belum terpecahkan dalam dunia fisika.

Aliran turbulen menghasilkan keserupaan
jika terdapat limpahan energi.

Dengan kata lain, pusaran besar mengirim
energi ke pusaran yang lebih kecil,

yang melakukan hal serupa
dalam skala berbeda.

Contoh lainnya adalah
Great Red Spot pada planet Jupiter,

formasi awan dan partikel debu
antar bintang.

Pada tahun 2004, menggunakan
Teleskop Luar Angkasa Hubble,

ilmuwan melihat pusaran awan
debu dan gas di sekitar sebuah bintang,

dan mengingatkan mereka pada
"Starry Night" karya Van Gogh.

Ini mendorong ilmuwan
di Meksiko, Spanyol, dan Inggris

untuk mempelajari luminansi
pada lukisan Van Gogh secara rinci.

Mereka menemukan bahwa terdapat
pola struktur fluida turbulen yang nyata

yang mirip dengan persamaan Kolmogorov
dalam lukisan-lukisan Van Gogh.

Para peneliti melakukan
digitalisasi pada lukisan

dan mengukur bagaimana variasi kecerahan
di antara dua piksel.

Dari lekukan yang diukur
untuk pemisahan piksel,

mereka menyimpulkan bahwa lukisan
dari masa agitasi psikosis Van Gogh

menunjukkan serupa
dengan turbulensi fluida.

Potret dirinya dengan cangklong, dari masa
yang lebih tenang dalam hidup Van Gogh,

tak menunjukkan tanda-tanda
keterkaitan tersebut.

Begitupun karya dari seniman lainnya

yang tampak turbulen
pada pandangan pertama

seperti "The Scream" karya Munch.

Meskipun mudah untuk mengatakan
kejeniusan turbulen Van Gogh

membuatnya mampu melukiskan turbulensi,

namun sulit untuk mengungkapkan
secara akurat keindahan dari fakta

bahwa di masa yang sangat menderita,

Van Gogh entah bagaimana mampu
memahami dan mewakili

salah satu konsep tersulit

dari alam untuk umat manusia,

dan menyatukan pandangan
pemikirannya yang unik

dengan misteri terdalam dari
gerakan, fluida, dan cahaya.