Salah satu aspek paling menakjubkan dari otak manusia
adalah kemampuan untuk mengenali pola dan mendeskripsikannya.
Salah satu pola tersulit yang coba kita mengerti
adalah konsep aliran turbulen dalam dinamika fluida.
Fisikawan Jerman Werner Heisenberg berkata,
"Saat bertemu Tuhan, aku akan menanyakan-Nya dua hal:
kenapa relativitas dan kenapa turbulensi?
Aku yakin Dia memiliki jawaban untuk pertanyaan pertama."
Sesulit-sulitnya memahami turbulensi secara matematis,
kita dapat menggunakan karya seni untuk menggambarkan bentuknya.
Pada Juni 1899, Vincent van Gogh melukis pemandangan sesaat sebelum matahari terbit
dari jendela kamarnya di rumah sakit jiwa Saint-Paul-de-Mausole
di Saint-Rémy-de-Provence,
tempat dia dirawat setelah memotong telinganya sendiri
dalam salah satu episode psikosis.
Dalam "The Starry Night", sapuan kuas melingkarnya
menciptakan langit malam yang dipenuhi putaran awan dan pusaran bintang.
Van Gogh dan para Impresionis lainnya melukiskan cahaya dengan cara yang berbeda
dari para pendahulunya,
yang tampak seperti menangkap gerakan cahaya,
misalnya, cahaya matahari di atas permukaan air,
atau dalam lukisan ini, pada cahaya bintang yang berkelap-kelip dan melebur
di antara Bima Sakti di birunya langit malam.
Efek ini disebabkan oleh luminansi,
yaitu intensitas cahaya dari warna-warna pada kanvas.
Bagian primitif dari korteks visual kita,
yang melihat kontras cahaya dan gerakan, tetapi tidak melihat warna,
akan menggabungkan dua area dengan warna yang berbeda
jika memiliki luminansi yang sama.
Tetapi bagian primata dari otak kita
akan melihat dua kontras warna secara terpisah.
Dengan dua interpretasi yang terjadi secara bersamaan,
cahaya dalam karya Impresionis seakan berdenyut, berkedip, dan bersinar aneh.
Beginilah cara lukisan ini dan karya lain dari para Impresionis
menggunakan sapuan kuas mencolok yang dilakukan dengan cepat
untuk menangkap sesuatu yang sangat nyata tentang bagaimana cahaya bergerak.
Enam puluh tahun kemudian, ahli matematika Rusia Andrey Kolmogorov
melanjutkan pemahaman matematis kita tentang turbulensi
saat ia mengemukakan bahwa energi dalam fluida turbulen dengan panjang R
bervariasi sesuai proporsi terhadap 5/3 kekuatan dari R.
Pengukuran eksperimental menunjukkan teori Kolmogorov sudah hampir menyerupai
cara kerja aliran turbulen,
meskipun deskripsi lengkap mengenai turbulensi
tetap menjadi permasalahan yang belum terpecahkan dalam dunia fisika.
Aliran turbulen menghasilkan keserupaan jika terdapat limpahan energi.
Dengan kata lain, pusaran besar mengirim energi ke pusaran yang lebih kecil,
yang melakukan hal serupa dalam skala berbeda.
Contoh lainnya adalah Great Red Spot pada planet Jupiter,
formasi awan dan partikel debu antar bintang.
Pada tahun 2004, menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble,
ilmuwan melihat pusaran awan debu dan gas di sekitar sebuah bintang,
dan mengingatkan mereka pada "Starry Night" karya Van Gogh.
Ini mendorong ilmuwan di Meksiko, Spanyol, dan Inggris
untuk mempelajari luminansi pada lukisan Van Gogh secara rinci.
Mereka menemukan bahwa terdapat pola struktur fluida turbulen yang nyata
yang mirip dengan persamaan Kolmogorov dalam lukisan-lukisan Van Gogh.
Para peneliti melakukan digitalisasi pada lukisan
dan mengukur bagaimana variasi kecerahan di antara dua piksel.
Dari lekukan yang diukur untuk pemisahan piksel,
mereka menyimpulkan bahwa lukisan dari masa agitasi psikosis Van Gogh
menunjukkan serupa dengan turbulensi fluida.
Potret dirinya dengan cangklong, dari masa yang lebih tenang dalam hidup Van Gogh,
tak menunjukkan tanda-tanda keterkaitan tersebut.
Begitupun karya dari seniman lainnya
yang tampak turbulen pada pandangan pertama
seperti "The Scream" karya Munch.
Meskipun mudah untuk mengatakan kejeniusan turbulen Van Gogh
membuatnya mampu melukiskan turbulensi,
namun sulit untuk mengungkapkan secara akurat keindahan dari fakta
bahwa di masa yang sangat menderita,
Van Gogh entah bagaimana mampu memahami dan mewakili
salah satu konsep tersulit
dari alam untuk umat manusia,
dan menyatukan pandangan pemikirannya yang unik
dengan misteri terdalam dari gerakan, fluida, dan cahaya.