ציור ואן גוך המפורסם הזה כולל פיזיקה מדויקת להפליא

נוצר על ידי הצייר ההולנדי וינסנט ואן גוך בשנת 1889, ליל כוכבים הוא אחת היצירות המסקרנות ביותר שעולם האמנות הפיק. לא רק שהוא מעורר רגשות עוצרי נשימה, נראה שהשמים המתפתלים והמתערבלים מרמזים על הבנה מפורטת של הפיזיקה של מערבולות.

כעת, ניתוח חדש ומעמיק מאשר זאת. משיכות המכחול ביצירת המופת של ואן גוך תואמות את דינמיקת הנוזלים של האטמוספירה של כדור הארץ - ואולי גם היקום הרחב יותר. "[הציור] חושף הבנה עמוקה ואינטואיטיבית של תופעות טבע", אומר הפיזיקאי יונגשיאנג הואנג מאוניברסיטת שיאמן בסין. "הייצוג המדויק של המערבולת של ואן גוך עשוי להיות מלימוד תנועת העננים והאטמוספירה או תחושה מולדת כיצד ללכוד את הדינמיות של השמיים".

אנחנו לרוב לא יכולים לראות את זה בעיניים שלנו, אבל האטמוספירה של כדור הארץ היא מסה של נוזלים מתנועעת, משתנה ללא הרף. עננים עשויים לחשוף את הפעילות המתמדת הזו, אבל הבנה אינטימית של מערבולת אטמוספירית מצריכה בדרך כלל מכשירים שממפים בקפידה את התנועות הבלתי נראות שלה.

אנחנו לא יכולים, כמובן, למדוד את המערבולת האטמוספרית שאן גוך מתאר בליל כוכבים. אבל מה שצוות של מדענים בראשות הפיזיקאי שישיאנג מה (Yinxiang Ma) מאוניברסיטת שיאמן יכול היה לעשות זה למדוד את משיכות המכחול כדי לראות אם הן תואמות למחקרים קודמים, שקבעו שהמערבולת שהוצגה בציור תואמת את התיאוריה שפרסם המתמטיקאי הסובייטי אנדריי קולמוגורוב בשנות ה-40.

"בניגוד למחקרים קודמים שבדקו רק חלק מהציור הזה, כל ורק המערבולות/אדוות בציור נלקחו בחשבון בעבודה זו, בעקבות תמונת המפל של המערבולת של ריצ'רדסון-קולמוגורוב", כותבים החוקרים במאמרם. "התוצאה [שלנו] מרמזת שלוואן גוך הייתה תצפית מעמיקה מאד על זרימות אמיתיות, כך שלא רק גדלים של מערבולות/אדוות בליל כוכבים, אלא גם המרחקים והעוצמה היחסיים שלהן עוקבים אחר החוק הפיזיקלי השולט בזרימת מערבולות".

החוקרים השתמשו בתמונה דיגיטלית ברזולוציה גבוהה של יצירת האמנות כדי לבחון את משיכות המכחול ב-14 מערבולות ואדוות בשמיים המתוארות בציור כמתווה למערבולת אטמוספרית, בדומה לתנועת עלים במערבולת סתווית.

ניתוח משיכות המכחול בליל כוכבים / Yinxiang Ma

עבור כל אחת ממשיכות המכחול הללו, הם בחנו בקפידה את המאפיינים המרחביים, כמו גם את הבהירות של הצבע, והשוו אותו לתיאוריית הטורבולנציה של קולמורוגוב, שמתארת ​​כיצד אנרגיה זורמת ללא הרף ממערבולות גדולות יותר לקטנות יותר לפני התפוגגות. הם גילו שהמערבולות בציור עומדות בדרישות של קולמוגורוב של קנה מידה של מערבולות, וזה מה שגם חוקרים קודמים מצאו.

אך בניתוח קני המידה הקטנים ביותר של משיכות המכחול, הצוות מצא כי הציור תואם גם את ספקטרום הכוח של סקלרים כפי שהוגדר על ידי המתמטיקאי האוסטרלי ג'ורג' באצ'לור (George Batchelor) בשנת 1959. הוא מצא כי סקלרים, או רכיבים מותאמים במערבולת - כלומר, מערבולות בגדלים שונים - צריכים להציג ספקטרום כוח המתאים לגודלם.

מחקר קודם מצא גם שאת המערבולות של ליל כוכבים ניתן לראות גם בעננים המולקולריים בחלל, שם נולדים הכוכבים עצמם. המחקר החדש מאשר שייתכן שההבנה האינטואיטיבית של האמן את הפיזיקה של הטבע הייתה אפילו עמוקה יותר ממה שהבנו.

"וינסנט ואן גוך, כאחד הציירים הפוסט-אימפרסיוניסטים הבולטים ביותר, היה בעל התבוננות מעמיקה מאד בזרימת מערבולות: הוא הצליח לשחזר לא רק את גודלן של מערבולות/אדוות, אלא גם את המרחק והעוצמה היחסיים שלהן בציור שלו", כותבים החוקרים. מחקר ניסיוני עתידי בציור זרמי מערבולות יכול לעזור לנו להבין כיצד האמן הצליח ללכוד את המערבולות, לא רק בתיאור השמיים, אלא באקט הפיזיקלי של הציור עצמו.

מקורות:

• קטעים מ- Hidden turbulence in van Gogh's The Starry Night מאת Physics of Fluids 36.

• קטעים מ- This Famous Van Gogh Painting Features Astonishingly Accurate Physics מאת Science Alert שנכתב ע"י: Michelle Starr.

• קטעים מ- Exploring the Hidden Physics of Van Gogh’s Starry Night מאת Medium שנכתב ע"י: Kumdi.Com.