دراسة: لوحة "ليلة النجوم" تعكس قوانين فيزياء التدفق المضطرب

كشفت دراسة علمية جديدة أن لوحة "ليلة النجوم" الشهيرة للفنان فينسنت فان غوخ، التي رسمها عام 1889، تجسد بدقة مذهلة الأنماط الرياضية للتدفق المضطرب في الطبيعة، وهو ما يشير إلى فهم الفنان الحدسي العميق لهذه الظاهرة الفيزيائية المعقدة.

تحليل الدوامات في اللوحة

أجرى فيزيائيون من الصين وفرنسا تحليلًا دقيقًا لـ 14 دوامة رئيسية في اللوحة، باستخدام صورة رقمية عالية الدقة، وقارنوا أحجامها والمسافات بينها وشدة كل منها بالنظريات الفيزيائية الحاكمة لديناميكيات الموائع.

اعتمد الباحثون على اختلافات سطوع ألوان الطلاء لتقدير الحركة الفيزيائية، واكتشفوا أن الدوامات تتبع "نظرية كولموغوروف للاضطراب"، التي تصف العلاقة الرياضية بين تقلبات سرعة التدفق ومعدل تبديد طاقته، والتي صاغها عالم الرياضيات السوفياتي أندريه كولموغوروف في أربعينيات القرن الماضي.

مقياس باتشلور في أصغر التفاصيل

على المقاييس الأصغر، وجد الفريق أن الطلاء يمتزج مع الدوامات الدقيقة في الخلفية وفق نمط إحصائي يعرف بـ "مقياس باتشلور"، الذي يصف رياضيًا كيفية امتزاج الجسيمات الدقيقة مثل الطحالب في المحيط أو ذرات الغبار في الرياح بفعل التدفق المضطرب.

قال جيمس بيتي، باحث في جامعة برينستون غير مشارك في الدراسة: "هذا أمر رائع.. هذه بالفعل الأنماط الإحصائية التي نتوقعها عندما تجرف التيارات المحيطية تجمعات الطحالب، أو عندما تحمل الرياح الغبار والجسيمات الدقيقة".

مراقبة الطبيعة لا المعادلات

أوضح يونغشيانغ هوانغ، الباحث الرئيسي من جامعة شيامن، أن فان غوخ لم يكن على دراية بهذه المعادلات، لكنه أمضى وقتًا طويلًا في مراقبة ظاهرة التدفق المضطرب في الطبيعة، سواء في مياه الأنهار والتيارات المحيطية، أو في السحب العاصفة وأعمدة الدخان.

أضاف هوانغ: "أعتقد أن هذه العلاقة الفيزيائية ترسخت في ذهنه، لذلك تحاكي لوحة "ليلة النجوم" التدفق الحقيقي".

مقارنة بلوحات وصور فلكية

أجرى الفريق التحليل ذاته على لوحة "رصيف تشين في برايتون" للفنان البريطاني جون كونستابل (1826-1827)، وصورة للبقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري التقطتها مركبة "فوياجر 1" عام 1979.

أظهرت النتائج أن لوحة كونستابل تفتقر إلى أنماط دوامية واضحة المعالم، بينما تتشارك صورة المشتري مع لوحة فان غوخ في الخصائص الإحصائية للتدفق المضطرب.

لغز فيزيائي مستمر

لفت هوانغ إلى أن العلماء واجهوا صعوبة طويلة في وصف التدفق المضطرب بطريقة تتيح التنبؤ به، وأن فهمه بالكامل لا يزال أحد الألغاز القائمة في الفيزياء، رغم أهميته في التنبؤ بالطقس ودراسة الاضطرابات الجوية وغيرها من العمليات.