Fizik di Sebalik Lukisan Van Gogh

Salah satu cabaran sukar yang dihadapi oleh fizik adalah menjelaskan pergerakan gelora (turbulence) dalam subjek gerakan bendalir (fluid dynamics). Bendalir merujuk pada air dan udara. 

Vincent Van Gogh

Fenomena gelora sangat rumit. Tetapi fenomena tersebut dapat difahami dan dijelaskan melalui seni lukisan Vincent Van Gogh (1853 - 1890). Ambil salah satu contoh lukisannya, iaitu 'Starry at Night'. Pada Jun 1889, Van Gogh telah melukis sebuah pemandangan waktu subuh di rumah sakit jiwa di Saint Paul de Mausole. Dia dimasukkan ke situ setelah mengaku mencacatkan telinganya sendiri. Pada hari itu terhasillah lukisan seperti di bawah.

Starry at Night

Van Gogh menggambarkan cahaya berbeza daripada artis-artis lain. Maksudnya, penglihatan beliau tidak sama seperti manusia normal. Terdapat bahagian paling primitif pada visual cortex otak yang mampu memproses kilauan dan pergerakan cahaya. Warna cahaya yang berbeza akan bergabung seperti gelora (akibat gerakan) apabila cahaya berbeza tersebut mempunyai kilauan yang sama. Tetap bahagian utama otak kita melihat cahaya tersebut tidak bergabung walaupun mempunya kilauan yang sama. Cahaya yang diproses oleh otak Van Gogh agak berbeza daripada mansia normal.

Van Gogh melihat cahaya menggunakan kedua-dua bahagian otak tersebut, lalu terhasillah gelora pada lukisannya yang menggambarkan gerakan cahaya dan imej yang agak tak stabil dan pelik.

Pada tahun 1949, Andrey Kolmogorov (1903 - 1987) telah menerbitkan kertas kerja yang memaparkan analisis matematik bagi fenomena gelora. Sebelum beliau, telah ramai saintis cuba untuk membina asas matematik untuk fenomena tersebut, tetapi masih tidak mencapai objektif. Teori Kolmogorov menjelaskan bagaimana tenaga eddy (pusaran) bergerak daripada saiz yang kecil kepada saiz yang besar, menjelaskan berapa banyak tenaga yang dilepaskan bagi setiap saiz eddy. Eksperimen yang dijalankan hampir menepati analisis matematik Kolmogorov. Walau bagaimanapun ia masih belum menyelesaikan masalah gelora dalam fizik.

Andrey Kolmogorov

Pada tahun 2004, dengan menggunakan teleskop Hubble, saintis telah memerhati pusaran gas dan debu di angkasa. Lalu, ia mengingatkan kepada mereka tentang lukisan 'Starry at Night' oleh Van Gogh. Kemudian, ia menjadi motivasi kepada saintis di seluruh dunia untuk mengkaji lukisan Van Gogh dengan lebih mendalam utnuk menjelaskan fenomena gelora. Mereka menemui, terdapat hampir persamaan struktur corak aliran gelora pada lukisan Van Gogh dan persamaan matematik Kolmogorov. Kemudian, saintis mendigitalkan lukisan tersebut, lalu mereka menemui gelora pada lukisan Van Gogh menyamai prinsip gelora yang digambarkan oleh ahli fizik.

Lukisan pusaran Van Gogh agak unik. Ada juga lukisan terkenal yang bertema gelora dan pusaran seperti 'The Scream' oleh Edvard Munch, tetapi ia langsung tidak mempunyai persamaan dengan fenomena gelora alam. Van Gogh bukan sahaja memberikan sumbangan dalam bidang seni, malah dalam bidang sains juga kerana keunikan otak dalam memproses pantulan cahaya.