نقاشی مشهور ونسان ون گوگ به نام «شب پرستاره» به خاطر آسمان‌های آبی چرخان و ستاره‌های زرد درخشانش معروف است و بیننده را با رنگ‌های زنده و ضربه‌های قلموی پویا مجذوب خود می‌کند.
این نقاشی تصویری از آسمان شب ارائه می‌دهد که هم مسحورکننده و هم غوطه‌ورکننده است؛ هر ستاره در امواج نورانی فرو رفته است، گویی که خود آسمان در حال حرکت است.
ضربه‌های قلموی خاص ون گوگ
توهم حرکت در «شب پرستاره» چنان زنده است که توجه دانشمندان را به خود جلب کرده تا بدانند چقدر تصویر ون گوگ از آشفته‌جریانی اتمسفر با فیزیک واقعی مطابقت دارد.
اگرچه حرکت آسمان در این نقاشی قابل اندازه‌گیری نیست، اما ضربه‌های قلموی خاص ون گوگ می‌تواند به طور علمی تحلیل شود.
در مطالعه‌ای که در مجله Physics of Fluids توسط انتشارات AIP منتشر شده، محققان متخصص در علوم دریایی و دینامیک سیالات از چین و فرانسه به تحلیل قلموی ون گوگ پرداختند تا آنچه را که «آشفتگی پنهان» درون نقاشی می‌نامند، کشف کنند.
این تیم به بررسی ویژگی‌های فیزیکی الگوهای چرخشی در «شب پرستاره» ون گوگ پرداخت و تلاش کرد تا تعیین کند آیا این الگوها با اصول شناخته شده دینامیک سیالات همخوانی دارند یا خیر.
آشفتگی پنهان در «شب پرستاره»
«مقیاس ضربه‌های قلمو نقش مهمی ایفا کرد»، یانگ شیانگ هوانگ، نویسنده اصلی و دانشمند دانشگاه شیامن گفت.
«با استفاده از تصویر دیجیتالی با وضوح بالا، توانستیم به طور دقیق اندازه‌های معمول ضربه‌های قلمو را اندازه‌گیری کنیم و آن‌ها را با مقیاس‌های مورد انتظار از نظریه‌های آشفتگی مقایسه کنیم.»
برای انجام این کار، محققان از ضربه‌های چرخشی قلموی ون گوگ به عنوان مدل استفاده کردند، مشابه چگونگی مطالعه دانشمندان بر الگوهای باد با مشاهده چرخش برگ‌ها در گردباد.
این تیم از میزان روشنایی، یا درخشش نسبی رنگ‌ها، برای نشان دادن انرژی جنبشی که معمولاً در آشفته‌جریانی‌های اتمسفری یافت می‌شود، استفاده کردند.
تغییرات در روشنایی بر روی بوم به آن‌ها اجازه داد تا شباهت‌هایی بین ضربه‌های قلمو و جریان انرژی در سیستم‌های اتمسفری واقعی پیدا کنند.
درک شهودی پدیده‌های طبیعی
«این نشان دهنده یک درک عمیق و شهودی از پدیده‌های طبیعی است»، هوانگ گفت. «نمایش دقیق آشفتگی توسط ون گوگ ممکن است ناشی از مطالعه حرکت ابرها و اتمسفر باشد، یا می‌تواند بازتاب حس ذاتی او برای ثبت پویایی آسمان باشد.»
این تیم بر تحلیل مقیاس فضایی ۱۴ شکل چرخشی برجسته در نقاشی تمرکز کرد تا ببیند آیا آن‌ها همان الگوهای انتقال انرژی را که در جریان‌های آشفته طبیعی مشاهده می‌شوند، دنبال می‌کنند یا خیر.
نویسندگان مقیاس نسبی و فاصله بین ضربه‌های چرخشی قلموی ون گوگ در «شب پرستاره» را همراه با تغییرات در روشنایی رنگ مورد سنجش قرار دادند تا ببینند آیا قوانین فیزیک آسمان‌های واقعی در تصویر هنرمند نیز صادق است یا خیر. نتایج نشان داد که ون گوگ درک ذاتی از دینامیک اتمسفری داشته است. او چندین بُعد از فیزیک اتمسفر را با دقت شگفت‌انگیزی به تصویر کشیده است.
آن‌ها به طور خاص می‌خواستند ببینند آیا نقاشی با قانون کولموگروف که توصیف می‌کند چگونه انرژی جنبشی در سیستم‌های آشفته اتمسفری از مقیاس‌های بزرگ به مقیاس‌های کوچک منتقل می‌شود، مطابقت دارد یا خیر.
تحلیل‌ها نشان داد که ترکیب کلی «شب پرستاره» واقعاً با نظریه کولموگروف همخوانی دارد. این کشف مهم بود، زیرا نشان می‌دهد تصویر ون گوگ از آسمان شب چرخان از همان قوانینی پیروی می‌کند که بر حرکت اتمسفر حاکم است.
پیچیدگی کار ون گوگ
در سطحی دقیق‌تر، درون ضربه‌های کوچکتر قلمو که در آن روشنایی در سرتاسر بوم پخش می‌شود، محققان شواهدی از مقیاس‌بندی باتچلور پیدا کردند.
این مقیاس‌بندی نشان می‌دهد که چگونه انرژی در آشفته‌جریانی‌های کوچک‌مقیاس رفتار می‌کند، جایی که میدان‌های اسکاری غیرفعال (مانند دما یا غلظت یک آلاینده) قوانین مشابه انرژی در جریان‌های بزرگ‌تر را دنبال می‌کنند.
کشف هر دو مقیاس‌بندی کولموگروف و باتچلور در یک سیستم نادر است و انگیزه اصلی تیم تحقیقاتی بود.
این کشف پیچیدگی کار ون گوگ را برجسته می‌کند و نشان می‌دهد که هنرمند ممکن است یک نمایش پیچیده از فیزیک اتمسفر را بدون بهره‌گیری از دانش علمی رسمی به تصویر کشیده باشد.
«شب پرستاره» نظریه‌های موجود را به چالش می‌کشد
«آشفتگی به عنوان یکی از ویژگی‌های ذاتی جریان‌های با اعداد رینولدز بالا که تحت سلطه اینرسی هستند، شناخته شده است، اما اخیراً پدیده‌های مشابه آشفتگی برای انواع مختلف سیستم‌های جریانی در مقیاس‌های فضایی مختلف با اعداد رینولدز پایین که در آن گرانروی بیشتر حاکم است، گزارش شده است»، هوانگ توضیح داد.
او پیشنهاد کرد که این مطالعه امکانات جدیدی برای درک آشفتگی باز می‌کند.
«به نظر می‌رسد زمان آن رسیده است که تعریف جدیدی از آشفتگی ارائه شود تا موقعیت‌های بیشتری را در بر گیرد»، او افزود و اشاره کرد که یافته‌های آن‌ها در «شب پرستاره» ممکن است نظریه‌های موجود را به چالش بکشد و دامنه تحقیقات دینامیک سیالات را گسترش دهد.
این تحقیق چشم‌انداز جدیدی از شاهکار ون گوگ به ما می‌دهد و نشان می‌دهد که نه تنها با یک نابغه هنری روبه‌رو هستیم، بلکه یک هماهنگی عجیبی با قوانین طبیعت نیز وجود دارد.
با ثبت آشفتگی پنهان در آسمان شب خود، ون گوگ ممکن است ناخواسته یک نمایش علمی دقیق از نیروهای پیچیده و پویایی که در اتمسفر ما وجود دارند را نقاشی کرده باشد.
