(CNN) – Se cree que la luz estrellada moteada 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.
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Ahora, un nuevo análisis realizado por físicos en China y Francia sugiere que el artista tenía una comprensión profunda e intuitiva de la estructura matemática del flujo turbulento.
Como un 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 los remolinos más grandes se forman y se descomponen en otros más pequeños.
Puede parecer aleatorio para el observador casual, pero la turbulencia sigue un patrón en cascada que puede ser estudiado y, al menos parcialmente, explicado mediante ecuaciones matemáticas.
“Imagínate que estás de pie en un puente y observas el flujo del río. Verás remolinos en la superficie, y estos remolinos no son aleatorios. Se organizan en patrones específicos, y estos tipos de patrones pueden ser predichos por leyes físicas”, dijo Yongxiang Huang, autor principal del estudio publicado el martes en la revista científica Physics of Fluids. Huang es investigador en el Laboratorio Estatal Clave de Ciencias Ambientales Marinas y el Colegio de Ciencias Oceánicas y de la Tierra 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 imagen 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 después de mutilarse la oreja izquierda.
Usando una imagen digital de la pintura, Huang y sus colegas examinaron la escala de sus 14 formas arremolinadas principales para entender si se alineaban con las teorías físicas que describen la transferencia de energía de remolinos grandes a pequeños a medida que colisionan e interactúan entre sí.
“La noche estrellada” y las teorías de la turbulencia
El movimiento atmosférico del cielo pintado no puede medirse directamente, por lo que Huang y sus colegas midieron con precisión las pinceladas y compararon el tamaño de las pinceladas con las escalas matemáticas esperadas de las teorías de la turbulencia. Para medir el movimiento físico, utilizaron el brillo relativo o luminancia de los diferentes colores de la pintura.
Descubrieron que los tamaños de los 14 remolinos en “La noche estrellada”, y su distancia e intensidad relativas, siguen una ley física que rige la dinámica de fluidos conocida como la teoría de la turbulencia de Kolmogorov.
En la década de 1940, el matemático soviético Andrey Kolmogorov describió una relación matemática entre las fluctuaciones en la velocidad de un flujo y la tasa a la que su energía se disipa.
Huang y su equipo también encontraron que la pintura, en escala más pequeña, se mezcla con algunos remolinos de fondo de una manera predicha por la teoría de la turbulencia, siguiendo un patrón estadístico conocido como la escala de Batchelor. La escala de Batchelor representa matemáticamente cómo las partículas pequeñas, como las algas a la deriva en el océano o las partículas de polvo en el viento, son mezcladas pasivamente por el flujo turbulento.
“Esto es genial. De hecho, este es el tipo de estadísticas que esperarías de las floraciones de algas siendo arrastradas por las corrientes oceánicas, o el polvo y las 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 investigaciones similares sobre la obra de arte.
“En mi artículo, solo observé realmente los (remolinos en la pintura) grandes, 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 estado al tanto de tales ecuaciones, pero probablemente pasó mucho tiempo observando la turbulencia en la naturaleza.
“Creo que esta relación física debe estar incrustada 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 asombrosa que la hermosa pintura de Van Gogh comparta muchas de las mismas estadísticas que la turbulencia”, dijo.
“Esto tiene sentido: los modelos se han construido para tratar de capturar las estadísticas de los remolinos en múltiples escalas, cada remolino comunicándose 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 alguna 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 pintura, “Chain Pier, Brighton”, creada por el artista británico John Constable en 1826-7, y la otra una fotografía de la Gran Mancha Roja de Júpiter, tomada 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 arremolinados bien definidos, pero las nubes están llenas de estructuras con diferentes escalas, parecidas a las que se ven frecuentemente en el cielo”, señaló el estudio sobre la obra de Constable.
En exhibición en el Museo de Arte Moderno de Nueva York, “La noche estrellada” es una obra de arte enormemente popular que ha sido recreada con ladrillos de Lego, drones y dominós.
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 prevalente de la física. Una comprensión completa ayudaría con la predicción del clima, la turbulencia de vuelo y muchos otros procesos, dijo.
“Incluso después de más de 100 años de estudio, ni siquiera sabemos cómo definir este fenómeno complejo”, dijo Huang. “Es extremadamente importante, pero es extremadamente difícil”.
El hecho de que “La noche estrellada” coincidiera con los modelos estadísticos de la turbulencia a pesar de que la obra de arte no se mueve realmente podría sugerir que los métodos y herramientas estadísticas son menos precisos de lo que los científicos podrían haber pensado, dijo Beattie.
La pintura no puede medirse 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.
“Amo profundamente el hecho de que puedo tomar mi comprensión de la turbulencia en el plasma entre galaxias y aplicarla a la turbulencia entre estrellas, entre la Tierra y el Sol o en nuestros propios lagos, océanos y atmósfera”, dijo.
“Lo que me llevo de estudios como este es que (van Gogh) capturó algo de esta universalidad en la hermosa ‘Noche estrellada’”, agregó Beattie. “Y creo que la gente sabe esto. Saben que algo maravilloso ha sido incrustado en esta pintura y nos sentimos atraídos por ella”.