اكتشف كيف تعكس لوحة "الليلة المرصعة بالنجوم" لفان جوخ فهمًا عميقًا للتدفق المضطرب، حيث يتداخل الفن مع الفيزياء. دراسة جديدة تكشف عن أنماط رياضية مذهلة في العمل الفني. استمتع بجمال الاضطراب في الطبيعة والفن مع خَبَرْيْن.
يُعتقد أن ضوء النجوم المرقط والغيوم المتلألئة في لوحة "الليلة المرصعة بالنجوم" لفنسنت فان جوخ تعكس الحالة الذهنية المضطربة للفنان عندما رسم هذا العمل في عام 1889.
والآن، يشير تحليل جديد أجراه فيزيائيون في الصين وفرنسا إلى أن الفنان كان لديه فهم عميق وبديهي للبنية الرياضية للتدفق المضطرب.
وباعتبارها ظاهرة طبيعية شائعة تُلاحَظ في السوائل - المياه المتحركة، وتيارات المحيطات، وتدفق الدم، وغيوم العواصف المتصاعدة وأعمدة الدخان - فإن التدفق المضطرب فوضوي، حيث تتشكل الدوامات الكبيرة وتتفكك إلى دوامات أصغر.
قد يبدو عشوائياً للمراقب العادي، لكن الاضطراب مع ذلك يتبع نمطاً متتالياً يمكن دراسته وتفسيره جزئياً على الأقل باستخدام المعادلات الرياضية.
"تخيل أنك تقف على جسر وتراقب تدفق النهر. سترى دوامات على السطح، وهذه الدوامات ليست عشوائية. إنها ترتب نفسها في أنماط محددة، ويمكن التنبؤ بهذه الأنواع من الأنماط من خلال القوانين الفيزيائية"، كما قال يونغشيانغ هوانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الثلاثاء في مجلة فيزياء السوائل العلمية. هوانغ باحث في مختبر الدولة الرئيسي لعلوم البيئة البحرية وكلية علوم المحيطات والأرض في جامعة شيامن في جنوب شرق الصين.
لوحة "الليلة المرصعة بالنجوم" هي لوحة زيتية على قماش، أشارت الدراسة إلى أنها تصور منظرًا قبل شروق الشمس من النافذة المواجهة للشرق في غرفة لجوء الفنان في سان ريمي دي بروفانس في جنوب فرنسا. كان فان جوخ قد أدخل نفسه إلى مصحة نفسية هناك بعد تشويه أذنه اليسرى.
باستخدام صورة رقمية للوحة، قام هوانغ وزملاؤه بفحص مقياس الأشكال الأربعة عشر الرئيسية الدوارة لفهم ما إذا كانت تتماشى مع النظريات الفيزيائية التي تصف انتقال الطاقة من الدوامات الكبيرة إلى الصغيرة الحجم أثناء تصادمها وتفاعلها مع بعضها البعض.
لا يمكن قياس حركة الغلاف الجوي للسماء المرسومة بشكل مباشر، لذلك قام هوانغ وزملاؤه بقياس ضربات الفرشاة بدقة وقارنوا حجم ضربات الفرشاة بالمقاييس الرياضية المتوقعة من نظريات الاضطراب. ولقياس الحركة الفيزيائية، استخدموا السطوع النسبي أو الإضاءة النسبية لألوان الطلاء المتفاوتة.
واكتشفوا أن أحجام الدوامات الأربعة عشر في لوحة "الليلة المرصعة بالنجوم" ومسافتها النسبية وشدتها تتبع قانوناً فيزيائياً يحكم ديناميكيات الموائع المعروف باسم نظرية كولموغوروف للاضطراب.
في الأربعينيات من القرن العشرين، وصف عالم الرياضيات السوفييتي أندريه كولموغوروف علاقة رياضية بين التقلبات في سرعة التدفق ومعدل تبدد طاقته.
كما وجد هوانغ والفريق أن الطلاء، على أصغر مقياس، يختلط مع بعض الدوامات في الخلفية بطريقة تنبأت بها نظرية الاضطراب، متبعين نمطًا إحصائيًا يُعرف باسم تحجيم باتشلور. ويمثل تحجيم باتشلور رياضياً كيفية اختلاط الجسيمات الصغيرة، مثل الطحالب المنجرفة في المحيط أو قطع الغبار في الرياح، بشكل سلبي من خلال التدفق المضطرب.
"هذا رائع. في الواقع هذا هو نوع الإحصائيات التي يمكن أن تتوقعها من تكاثر الطحالب التي تجرفها تيارات المحيط، أو الغبار والجسيمات في الهواء"، قال جيمس بيتي، باحث ما بعد الدكتوراه في قسم علوم الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون في نيوجيرسي، في رسالة بالبريد الإلكتروني. لم يشارك بيتي في هذه الدراسة، لكنه أجرى أبحاثاً مماثلة على العمل الفني.
وقال: "في بحثي، نظرت فقط إلى (الدوامات الكبيرة في اللوحة)، لذلك لم أرَ هذه العلاقة الثانية"، في إشارة إلى تحجيم باتشيلور.
وقال هوانج إن فان جوخ لم يكن بالطبع على دراية بهذه المعادلات، ولكن من المحتمل أنه قضى الكثير من الوقت في مراقبة الاضطرابات في الطبيعة.
وقال هوانج: "أعتقد أن هذه العلاقة الفيزيائية يجب أن تكون راسخة في ذهنه، ولهذا السبب عندما رسم لوحة "ليلة النجوم" الشهيرة هذه، فإنها تحاكي التدفق الحقيقي".
ووافقه بيتي الرأي قائلاً: "إنها مصادفة مدهشة أن لوحة فان جوخ الجميلة تشترك في العديد من الإحصائيات نفسها التي يشترك فيها الاضطراب".
"هذا منطقي إلى حد ما - فقد تم بناء النماذج في محاولة لالتقاط إحصائيات الدوامات على مستويات متعددة، حيث تتواصل كل دوامة مع الدوامات الأخرى من خلال شلال مضطرب. بمعنى ما، رسم فان جوخ شيئًا يمثل هذه الظاهرة، فلماذا لا يكون هناك بعض التقارب بين النماذج النظرية وإحصائيات دوامات فان جوخ؟
أجرى فريق الدراسة نفس التحليل واكتشفوا الظاهرة نفسها في صورتين أخريين، إحداهما لوحة "رصيف السلسلة، برايتون"، التي رسمها الفنان البريطاني جون كونستابل في 1826-1827، والأخرى صورة فوتوغرافية لبقعة المشتري الحمراء العظيمة، التقطتها مركبة الفضاء فوياجر 1 التابعة لناسا في 5 مارس 1979.
وأشارت الدراسة عن عمل كونستابل الفني إلى أنه "على عكس لوحة "ليلة النجوم"، تفتقر هذه اللوحة إلى أنماط دوامة واضحة المعالم، لكن الغيوم غنية بالتراكيب ذات المقاييس المختلفة، تشبه تلك التي تُرى كثيراً في السماء".
تُعتبر لوحة "ليلة النجوم" المعروضة في متحف الفن الحديث في نيويورك عملاً فنياً ذا شعبية كبيرة وقد أعيد تشكيلها على شكل مكعبات ليغو وطائرات بدون طيار ودومينو.
وقال هوانغ إن العلماء كافحوا طويلاً لوصف التدفق المضطرب في ديناميكيات الموائع بطريقة تسمح لهم بالتنبؤ بالظاهرة، وأن التفسير الكامل لا يزال لغزاً سائداً في الفيزياء. وقال إن الفهم الشامل سيساعد في التنبؤ بالطقس واضطرابات الطيران والعديد من العمليات الأخرى.
وقال هوانغ: "حتى بعد أكثر من 100 عام (من) الدراسة، لا نعرف حتى كيف نحدد هذه الظاهرة المعقدة، إنها مهمة للغاية، ولكنها صعبة للغاية."
قال بيتي إن حقيقة تطابق "ليلة النجوم" مع النماذج الإحصائية للاضطراب على الرغم من أن العمل الفني لا يتحرك فعلياً قد يشير إلى أن الأساليب والأدوات الإحصائية أقل دقة مما كان يعتقده العلماء.
لا يمكن قياس اللوحة بدقة لأنها "في الواقع ليست مضطربة. ليس لها طاقة حركية".
ومع ذلك، قال بيتي إنه من أشد المعجبين بهذا العمل الفني وأنه يعكس عالمية وجمال الاضطراب.
وقال: "أحب بشدة حقيقة أنني أستطيع أن آخذ فهمي للاضطراب في البلازما بين المجرات وأطبقه على الاضطراب بين النجوم، أو بين الأرض والشمس أو في بحيراتنا ومحيطاتنا وغلافنا الجوي".
"وأضاف بيتي: "ما أستخلصه من مثل هذه الدراسات هو أن (فان جوخ) التقط بعضًا من هذه العالمية في لوحة (ليلة النجوم) الجميلة. وأعتقد أن الناس يعرفون ذلك. إنهم يعلمون أن هناك شيئًا رائعًا متضمنًا في هذه اللوحة ونحن منجذبون إليها."
