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Se cree que la luz de las estrellas y las nubes arremolinadas de “La noche estrellada” de Vincent van Gogh reflejan el estado mental tumultuoso del artista cuando pintó la obra en 1889.
Ahora, un nuevo análisis realizado por físicos radicados en China y Francia sugiere que el artista tenía una comprensión profunda e intuitiva de la estructura matemática de flujo turbulento.
Como fenómeno natural común observado en fluidos (agua en movimiento, corrientes oceánicas, flujo sanguíneo, nubes de tormenta y columnas de humo), el flujo turbulento es caótico, ya que se forman remolinos o torbellinos más grandes que se descomponen en otros más pequeños.
Puede parecer aleatorio para el observador casual, pero la turbulencia sigue un patrón en cascada que puede estudiarse y, al menos parcialmente, explicarse mediante ecuaciones matemáticas.
“Imagínese que está parado en un puente y observa el curso del río. Verá remolinos en la superficie, y estos remolinos no son aleatorios. Se organizan en patrones específicos, y este tipo de patrones se pueden predecir mediante leyes físicas”, dijo Yongxiang Huang, autor principal. del estudio que se publicó el martes en la revista científica Physics of Fluids. Huang es investigador del Laboratorio Estatal Clave de Ciencias Ambientales Marinas y de la Facultad de Ciencias Oceánicas y Terrestres de la Universidad de Xiamen, en el sureste de China.
“La noche estrellada” es una pintura al óleo sobre lienzo que, según el estudio, representa una vista justo antes del amanecer desde la ventana orientada al este de la habitación del asilo del artista en Saint-Rémy-de-Provence, en el sur de Francia. Van Gogh se había internado en un asilo allí después de mutilarse su oreja izquierda.
Utilizando una imagen digital de la pintura, Huang y sus colegas examinaron la escala de sus 14 formas giratorias principales para comprender si se alineaban con las teorías físicas que describen la transferencia de energía de remolinos de gran escala a remolinos de pequeña escala cuando chocan e interactúan entre sí.
‘La noche estrellada’ y las teorías de la turbulencia
El movimiento atmosférico del cielo pintado no se puede medir directamente, por lo que Huang y sus colegas midieron con precisión las pinceladas y compararon el tamaño de las mismas con las escalas matemáticas esperadas a partir de las teorías de turbulencia. Para medir el movimiento físico, utilizaron el brillo relativo o la luminancia de los distintos colores de la pintura.
Descubrieron que los tamaños de los 14 remolinos o torbellinos en “La noche estrellada”, y su distancia e intensidad relativas, siguen una ley física que gobierna la dinámica de fluidos conocida como Teoría de la turbulencia de Kolmogorov.
En la década de 1940, el matemático soviético Andrei Kolmogorov describió una relación matemática entre las fluctuaciones en la velocidad de un flujo y la velocidad a la que se disipa su energía.
Huang y su equipo también descubrieron que la pintura, en la escala más pequeña, se mezcla con algunos remolinos y torbellinos del fondo de una manera predicha por la teoría de la turbulencia, siguiendo un patrón estadístico conocido como escala de Batchelor. La escala de Batchelor representa matemáticamente cómo las partículas pequeñas, como las algas que flotan en el océano o los trozos de polvo en el viento, se mezclan pasivamente mediante el flujo turbulento.
“Esto es genial. De hecho, este es el tipo de estadísticas que se esperarían de floraciones de algas arrastradas por las corrientes oceánicas, o de polvo y partículas en el aire”, dijo James Beattie, investigador postdoctoral en el departamento de ciencias astrofísicas de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, en un correo electrónico. Beattie no participó en este estudio, pero ha realizado una investigación similar sobre la obra de arte.
“En mi artículo, solo me fijé en los grandes (remolinos en la pintura), así que no vi esta segunda relación”, dijo, refiriéndose a la escala de Batchelor.
‘Una coincidencia asombrosa’
Por supuesto, dijo Huang, van Gogh no habría sido consciente de tales ecuaciones, pero probablemente pasó mucho tiempo observando la turbulencia en la naturaleza.
«Creo que esta relación física debe estar arraigada en su mente, por eso cuando hizo esta famosa pintura ‘La noche estrellada’, imita el flujo real», dijo Huang.
Beattie estuvo de acuerdo: “Es una coincidencia increíble que la hermosa pintura de Van Gogh comparta muchas de las mismas estadísticas que la turbulencia”, dijo.
“Esto tiene cierto sentido: los modelos se han construido para intentar capturar las estadísticas de los remolinos y torbellinos en múltiples escalas, y cada remolino se comunica con otros remolinos a través de la cascada turbulenta. En cierto sentido, Van Gogh pintó algo que representa este fenómeno, así que ¿por qué no debería haber cierta convergencia entre los modelos teóricos y las estadísticas de los remolinos de Van Gogh?”
El equipo de estudio realizó el mismo análisis y detectó el mismo fenómeno en otras dos imágenes, una de ellas una pintura, “Muelle de la cadena, Brighton”, creada por el artista británico John Constable en 1826-7, y la otra una fotografía de La Gran Mancha Roja de Júpitertomada por la nave espacial Voyager 1 de la NASA el 5 de marzo de 1979.
“A diferencia de ‘La noche estrellada’, esta pintura carece de patrones de remolinos bien definidos, pero las nubes son ricas en estructuras con diferentes escalas, parecidas a las que se ven con frecuencia en el cielo”, señaló el estudio sobre la obra de arte de Constable.
En exhibición en el Museo de Arte Moderno En Nueva York, “La noche estrellada” es una obra de arte enormemente popular que ha sido recreada en Ladrillos Lego, drones y dominó.
Huang dijo que los científicos habían luchado durante mucho tiempo para describir el flujo turbulento en la dinámica de fluidos de una manera que les permitiera predecir el fenómeno y que una explicación completa sigue siendo un misterio prevaleciente de la física. Una comprensión completa ayudaría con el pronóstico del tiempo, la turbulencia en los vuelos y muchos otros procesos, dijo.
“Incluso después de más de 100 años de estudio, ni siquiera sabemos cómo definir este fenómeno complejo”, afirmó Huang. “Es extremadamente importante, pero es extremadamente difícil”.
El hecho de que “La noche estrellada” coincidiera con los modelos estadísticos de turbulencia aunque la obra de arte en realidad no se mueve podría sugerir que los métodos y herramientas estadísticos son menos precisos de lo que los científicos podrían haber pensado, dijo Beattie.
La pintura no se puede medir con precisión porque “en realidad no es turbulencia… No tiene energía cinética”, dijo.
Sin embargo, Beattie dijo que era un gran admirador de la obra de arte y que reflejaba la universalidad y la belleza de la turbulencia.
“Me encanta profundamente el hecho de que puedo tomar mi comprensión de la turbulencia en el plasma entre galaxias y aplicarla a la turbulencia entre las estrellas, entre la Tierra y el Sol o en nuestros propios lagos, océanos y atmósfera”, dijo.
“Lo que saco de estudios como éste es que (van Gogh) captó algo de esta universalidad en la hermosa (‘Noche estrellada’)”, añadió Beattie. “Y creo que la gente lo sabe. Saben que algo maravilloso está incrustado en esta pintura y nos sentimos atraídos por ella”.
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