De onverwachte wiskunde achter 'De sterrennacht' van Van Gogh - Natalya St. Clair

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

Natuurkundige Werner Heisenberg zei ooit, “Als ik God ontmoet, ga ik hem twee vragen stellen: waarom is er relativiteit en waarom is er turbulentie? Ik weet zeker dat hij een antwoord heeft op het eerste.” Hoe moeilijk turbulentie ook wiskundig te begrijpen is, toch kunnen we met kunst uitbeelden hoe het eruit ziet. Natalya St. Clair laat zien hoe Van Gogh dit diepe mysterie van beweging, vloeistof en licht in zijn werk vastlegt.

Les door Natalya St. Clair, animatie door Avi Ofer.

Een van de bijzonderste aspecten
van het menselijk brein

is het kunnen herkennen
en omschrijven van patronen.

Een van de moeilijkst
te begrijpen patronen

was het concept van turbulentie
in de stromingsleer.

De Duitse natuurkundige
Werner Heisenberg zei ooit:

"Als ik God ontmoet,
vraag ik hem twee dingen:

waarom is er relativiteit
en waarom is er turbulentie?

Ik ben er zeker van dat hij een antwoord
op de eerste vraag heeft."

Hoe moeilijk turbulentie ook
wiskundig te begrijpen is,

toch kunnen we het uitbeelden met kunst.

In juni 1889 schilderde Vincent van Gogh
het uitzicht vlak voor zonsopgang

door het raam van zijn kamer
in het psychiatrisch ziekenhuis

van Saint-Paul-de-Mausole,
in Saint-Rémy-de-Provence,

waar hij zich had laten opnemen
nadat hij zijn oor had verminkt

in een psychotische periode.

In 'De sterrennacht' scheppen
zijn cirkelvormige penseelstreken

een nachtelijke hemel gevuld
met wervelende wolken en sterren.

Van Gogh en andere impressionisten

verbeeldden licht op een andere manier
dan hun voorgangers.

Ze lijken beweging te vangen.

Bijvoorbeeld over zonovergoten water,

of hier in het licht van sterren
dat twinkelt en smelt

door de melkachtige golven
van de blauwe nachthemel.

Dit effect wordt veroorzaakt
door oplichting,

de intensiteit van het licht
in de kleuren op het doek.

Het primitievere deel
van onze hersenschors,

dat alleen contrast ziet
maar geen kleur,

zal twee verschillend
gekleurde gebieden mixen

als ze dezelfde helderheid hebben.

Maar de primaire onderafdeling
van onze hersenen

ziet de contrasterende kleuren
zonder ze te mengen.

Met deze twee tegelijk
optredende interpretaties

lijkt het licht in veel impressionistisch
werk te pulseren, knipperen of draaien.

Zo gebruikt dit en andere
impressionistische werken

snel uitgevoerde opvallende penseelstreken

om opmerkelijk realistisch
vast te leggen hoe licht beweegt.

Zestig jaar later leerde
de Russische wiskundige Andrey Kolmogorov

ons nog meer over turbulentie

toen hij voorstelde dat energie
in een turbulente vloeistof met lengte R

varieert in verhouding
tot de vijf derde macht van R.

Experimenteel meten toont aan

dat Kolmogorov opmerkelijk veel begreep
van hoe turbulente vloeistoffen werken,

hoewel een volledige
beschrijving van turbulentie

een van de onopgeloste problemen
in de natuurkunde blijft.

Een turbulente stroom is zelforganiserend
als er een cascade van energie is.

Grote wervelingen zetten hun energie om
naar kleine wervelingen,

die datzelfde ook weer doen.

Voorbeelden hiervan zijn
de Grote rode vlek van Jupiter,

wolkenformaties
en interstellaire stofwolken.

Met de Hubble-telescoop
zagen wetenschappers in 2004

wervelingen in een verre wolk
van stof en gas om een ster heen.

Het deed ze denken
aan 'De sterrennacht' van Van Gogh.

Dit motiveerde wetenschappers
uit Mexico, Spanje en Engeland

om nauwkeurig de helderheid te bestuderen
in de schilderijen van Van Gogh.

Ze ontdekten een zeker patroon
van turbulente vloeistofstructuren

dat redelijk voldeed aan de modellen
van Kolmogorov, in Van Gogh's werk.

De onderzoekers
digitaliseerden de schilderijen

en maten hoe helderheid
varieerde tussen elke twee pixels.

Bij de rondingen maten ze de pixelafstand

en concludeerden dat de werken
uit Van Goghs psychotische periode

opmerkelijke gelijkenis vertonen
met vloeistofturbulentie.

Zijn zelfportret met de pijp,
uit een rustigere periode van zijn leven,

liet geen overeenkomst daarmee zien.

Werk van andere kunstenaars ook niet,

al leek dat in eerste instantie
net zo turbulent,

zoals 'De schreeuw' van Munch.

Het is te gemakkelijk om te zeggen
dat Van Gogh's turbulente genialiteit

hem in staat stelde
om turbulentie te verbeelden.

Toch is het ook veel te moeilijk
om de uitbundige schoonheid te verwoorden

van het feit dat in een periode
van intens lijden,

Van Gogh in staat was
om een van de moeilijkste concepten

te ontwaren en uit te beelden

die de natuur ooit
aan de mens presenteerde

en om zijn unieke geestesoog te verenigen

met de diepste geheimen
van beweging, vloeistof en licht.