La matematica nascosta dietro la "Notte stellata" di Van Gogh - Natalya St. Clair

Lezione completa: http://ed.ted.com/lessons/the-unexpected-math-behind-van-gogh-s-starry-night-natalya-st-clair

Il fisico Werner Heisenberg disse: "Quando incontrerò Dio, gli farò due domande: il perché della relatività e il perché della turbolenza. Mi risponderà di sicuro alla prima." Per quanto la turbolenza sia difficile da comprendere dal punto di vista matematico, possiamo usare l'arte per rappresentarla. Natalya St. Clair ci mostra come Van Gogh abbia catturato questo profondo mistero dei movimenti, dei fluidi e della luce nelle sue opere.

Lezione di Natalya St. Clair, animazione di Avi Ofer.

Uno degli aspetti più straordinari
del cervello umano

è la capacità di riconoscere
dei modelli e descriverli.

Tra i modelli più difficili
da comprendere

c'è il concetto di flusso turbolento
nella dinamica dei fluidi.

Il fisico tedesco
Werner Heisenberg disse:

"Quando incontrerò Dio,
gli farò due domande:

"Perché la relatività?"
e "Perché la turbolenza?"

Di sicuro mi risponderà alla prima."

Per quanto la turbolenza sia difficile
da capire matematicamente,

possiamo usare l'arte per rappresentarla.

Nel giugno 1889, Vincent Van Gogh
dipinse la vista poco prima dell'alba

dalla finestra della sua stanza
del manicomio Saint-Paul-de Mausole

a Saint-Rémy-de-Provence,

dove si era ricoverato
dopo essersi tagliato un orecchio

durante un episodio psicotico.

In "Notte stellata"
le pennellate circolari

creano un cielo notturno pieno
di vortici di nubi e di mulinelli stellari.

Van Gogh e altri impressionisti
rappresentavano la luce

in modo diverso dai predecessori,

sembravano catturarne il movimento,

ad esempio, su acque screziate dal sole,

o qui nella luce delle stelle
che scintilla e si scioglie

attraverso onde lattiginose
del cielo blu della notte.

L'effetto è causato dalla luminanza,

l'intensità della luce
nei colori sulla tela.

La parte più primaria
della nostra corteccia visiva,

che vede i contrasti e i movimenti
della luce, ma non il colore,

mescola due aree di colori diversi

se hanno la stessa luminanza.

Ma la suddivisione cerebrale primaria

vedrà i colori in contrasto
senza mescolarli.

Con entrambe le interpretazioni
in contemporanea,

la luce in molte opere impressioniste

pare pulsare, baluginare
e irradiarsi in modo strano.

Ecco come questa
e altre opere impressioniste

usano rapide pennellate marcate

per catturare qualcosa
di considerevolmente reale

sul modo di muoversi della luce.

60 anni dopo, il matematico russo
Andrey Kolmogorov

incoraggiò la nostra comprensione
matematica della turbolenza

ipotizzando che l'energia in un fluido
turbolento di lunghezza R

varia in proporzione
alla potenza 5/3 di R.

Misurazioni sperimentali
mostrano come Kolmogorov fosse

straordinariamente vicino al modo
in cui funzionano i flussi turbolenti,

sebbene una descrizione completa
delle turbolenze

rimanga una delle questioni
irrisolte della fisica.

Un fluido turbolento
è sempre simile a se stesso

se c'è una cascata di energia:

i mulinelli grandi trasferiscono
energia a quelli più piccoli,

che fanno lo stesso in scala.

Esempi ne sono la macchia rossa di Giove,

la formazione delle nubi
e le particelle di polvere interstellare.

Nel 2004, con il telescopio Hubble,
degli scienziati osservarono

i mulinelli di una nube di polvere
intorno a una stella,

e si ricordarono della "Notte stellata"
di Van Gogh.

Questo spinse scienziati
di Messico, Spagna e Inghilterra

a studiare in dettaglio la luminanza
nei dipinti di Van Gogh.

Scoprirono che c'è un preciso modello
di strutture fluide turbolente,

simile all'equazione di Kolmogorov,
nascosto in molti dipinti di Van Gogh.

I ricercatori hanno digitalizzato i quadri

e misurato come la luminosità vari
ogni due pixel.

Dalle curve misurate
per la separazione in pixel,

hanno concluso che i dipinti di Van Gogh
del periodo di agitazione psicotica

si comportano in modo straordinariamente
simile alla turbolenza fluida.

L'autoritratto con la pipa, di un periodo
più calmo della vita di Van Gogh,

non ha mostrato alcuna corrispondenza.

E neanche opere di altri artisti

che a prima vista sembrano
ugualmente turbolente,

come "L'urlo" di Munch.

Mentre sarebbe troppo facile dire
che il genio turbolento di Van Gogh

gli ha consentito di raffigurare
la turbolenza,

è anche fin troppo difficile
esprimere accuratamente

la bellezza esaltante del fatto
che in un periodo di profonda sofferenza,

Van Gogh sia stato capace
di percepire e rappresentare

uno dei concetti
più difficili in assoluto

che la natura abbia mai offerto all'uomo,

e di unire la sua singolare immaginazione

ai misteri più profondi dei movimenti,
dei fluidi e della luce.