The unexpected math behind Van Gogh's "Starry Night" - Natalya St. Clair

پکیج: آموزشگاه تد / سرفصل: ریاضیات غیرممکن / درس 7

The unexpected math behind Van Gogh's "Starry Night" - Natalya St. Clair

توضیح مختصر

Check out our Patreon page- https-//www.patreon.com/teded View full lesson- http-//ed.ted.com/lessons/the-unexpected-math-behind-van-gogh-s-starry-night-natalya-st-clair Physicist Werner Heisenberg said, "When I meet God, I am going to ask him two questions- why relativity? And why turbulence? I really believe he will have an answer for the first." As difficult as turbulence is to understand mathematically, we can use art to depict the way it looks. Natalya St. Clair illustrates how Van Gogh captured this deep mystery of movement, fluid and light in his work. Lesson by Natalya St. Clair, animation by Avi Ofer.

  • زمان مطالعه 0 دقیقه
  • سطح خیلی سخت

دانلود اپلیکیشن «زوم»

این درس را می‌توانید به بهترین شکل و با امکانات عالی در اپلیکیشن «زوم» بخوانید

دانلود اپلیکیشن «زوم»

فایل ویدیویی

برای دسترسی به این محتوا بایستی اپلیکیشن زبانشناس را نصب کنید.

ترجمه‌ی درس

یکی از جنبه های باور نکردنی مغز انسان توانایی درک الگوها و تشریح آنهاست.

در میان سخت ترین الگوهایی که ما تلاش کردیم تا آنها را درک کنیم مفهوم جریان آشفتگی در دینامیک سیالات است.

فیزیکدان آلمان، ورنر هایزنبرگ گفت وقتی با خدا دیدار کنم قصد دارم از او دو سوال کنم

چرا نسبیت و چرا آشفتگی (توربولانس)

واقعا باور دارم که پاسخ پرسش اول را دارد

به همان میزان که درک آشفتگی بر مبنای ریاضیات دشوار است، ما می توانیم از هنر برای به تصویر کشیدن آن استفاده کنیم.

در ماه ژوئن سال 1889 ونسان ون گوگ منظره ی قبل از طلوع خورشید از پنجره اتاقی در آسایشگاه سنت پل د ماسول در “سنت رمی د پروونس” را نقاشی کرد؛ جایی که او برای بریدن گوش خودش در بخش روانی بستری بود

در نقاشی “شب پر ستاره” ضربه های دایره وار قلم مویش آسمان شب با ابرهای چرخشی و ستاره های به شکل گرداب های کوچک را آفرید.

ون گوگ و دیگر نقاشان امپرسیونیست نور را متفاوت از سایر نقاشان پیشین خود نشان می دادند؛ انگار که حرکت نور را ثبت کرده اند؛ برای مثال در میان نور رنگارنگ خورشید روی آب یا در نور ستاره که در مسیر موج شیری رنگ در آسمان آبی شب چشمک می زند و ذوب می شود.

این ثبت حرکت نور بدلیل روشنایی ایجاد می شود، (روشنایی یعنی:) شدت نور در رنگ ها بر روی بوم نقاشی

بخش ابتدایی تر بینایی ما در کرتکس مغز که تضاد (کنتراست) نور و حرکت را می بیند ولی رنگ را تشخیص نمی دهد؛ چنانچه دو منطقه رنگی متفاوت شدت روشنایی یکسانی داشته باشند آنها را باهم ترکیب می کند

اما بخشی از مغز ما که در همه پستانداران مشترک است رنگ های متضاد را بدون مخلوط کردنشان می بیند

بدلیل همزمانی این تحلیل های مغز، نور در بسیاری از کارهای امپرسیونیسم به نظر تپشی و سوسو کنان می رسد و تابشی عجیب دارد

و این روشی است که در این نقاشی و سایر نقاشی های امپرسیونیسم از ضربه سریع برجسته قلم مو استفاده کرده تا چیزی کاملا واقعی در مورد چگونگی حرکت نور را ثبت کنند

شصت سال بعد، ریاضیدان روس، آندری کولموگوروف فهم ریاضیاتی ما از آشفتگی را بیشتر کرد زمانی که او پیشنهاد کرد که انرژی در یک سیال آشفته، در طول R به صورت توان سوم R تغییر می کند.

اندازه گیری های تجربی نشان می دهند کولموگوروف بطور قابل ملاحظه ای به اینکه جریان آشفته چگونه کار می کند نزدیک بوده؛ گرچه توضیح کامل آشفتگی یکی از مسائل حل نشده فیزیک باقی مانده

اگر یک آبشار انرژی وجود داشته باشد جریان آشفتگی خود را باز تولید می کند

به زبان دیگر، جریان های گردابی بزرگ انرژی خود را به جریان های کوچکتر انتقال می دهد و جریان کوچکتر همین کار را مقیاس های دیگر انجام می دهد

نمونه هایی از این شامل لکه های سرخ بزرگ بر روی سیاره مشتری هست (که شامل) شکل گیری ابرها و ذرات گرد و غبار بین ستاره ای است

در سال 2004 با استفاده از تلسکوپ هابل دانشمندان از راه دور پیچش گرد و غبار و گاز را در اطراف یک ستاره دیدند و این، “شب پر ستاره” ون گوگ را به یاد آنها آورد.

این به دانشمندان مکزیکی اسپانیایی و انگلیسی انگیزه داد تا جزئیات روشنایی را در نقاشی های ون گوگ مطالعه کنند

آنها کشف کردند که در ساختار آشفتگی مایعات الگوی مجزایی وجود دارد که به معادله کولموگوروف نزدیک است و در بسیاری از نقاشی های ون گوگ پنهان می باشد

محققان این نقاشی ها را دیجیتالی کردند و اندازه گیری کردند که چگونه روشنایی بین دو پیکسل متفاوت است.

با استفاده از نمودار، جدایی پیکسل ها را اندازه گرفتند و نتیجه گرفتند که نقاشی های ون گوگ در دوره های تحریک های روانی رفتار باور نکردنی مشابهی با جریان آشفتگی مایعات دارد

در نقاشی پرتره خودش با پیپ، از در دوره زندگی آرام ون گوگ نشانه ای از این مطابقت نوری وجود ندارد

و در سایر اثرات هنرمندان که در همان نگاه اول آشفتگی برابری را نشان می دهند دیده نمی شود مانند نقاشی “جیغ” اثر مونک

در حالی که خیلی ساده هست که بگوییم نابغه ی آشفته ی درون ون گوگ توانایی به تصویر کشیدن آشفتگی را داشت بسیار هم سخت است که زیبایی برآمده از یک دوره ی رنج شدید را توضیح داد

ون گوگ به شکلی قادر به درک و نشان دادن یکی از مهمترین و عالی ترین مفاهیم دشواری بود که طبیعت پیش روی انسان آورده است و توانایی یکی کردن چشم ذهن خود با ژرف ترین اسرار حرکت، مایع و نور را داشت

متن انگلیسی درس

One of the most remarkable aspects of the human brain is its ability to recognize patterns and describe them.

Among the hardest patterns we’ve tried to understand is the concept of turbulent flow in fluid dynamics.

The German physicist Werner Heisenberg said, “When I meet God, I’m going to ask him two questions:

why relativity and why turbulence?

I really believe he will have an answer for the first.”

As difficult as turbulence is to understand mathematically, we can use art to depict the way it looks.

In June 1889, Vincent van Gogh painted the view just before sunrise from the window of his room at the Saint-Paul-de-Mausole asylum in Saint-Rémy-de-Provence, where he’d admitted himself after mutilating his own ear in a psychotic episode.

In “The Starry Night,” his circular brushstrokes create a night sky filled with swirling clouds and eddies of stars.

Van Gogh and other Impressionists represented light in a different way than their predecessors, seeming to capture its motion, for instance, across sun-dappled waters, or here in star light that twinkles and melts through milky waves of blue night sky.

The effect is caused by luminance, the intensity of the light in the colors on the canvas.

The more primitive part of our visual cortex, which sees light contrast and motion, but not color, will blend two differently colored areas together if they have the same luminance.

But our brains’ primate subdivision will see the contrasting colors without blending.

With these two interpretations happening at once, the light in many Impressionist works seems to pulse, flicker and radiate oddly.

That’s how this and other Impressionist works use quickly executed prominent brushstrokes to capture something strikingly real about how light moves.

Sixty years later, Russian mathematician Andrey Kolmogorov furthered our mathematical understanding of turbulence when he proposed that energy in a turbulent fluid at length R varies in proportion to the 5/3rds power of R.

Experimental measurements show Kolmogorov was remarkably close to the way turbulent flow works, although a complete description of turbulence remains one of the unsolved problems in physics.

A turbulent flow is self-similar if there is an energy cascade. In other words, big eddies transfer their energy to smaller eddies, which do likewise at other scales.

Examples of this include Jupiter’s Great Red Spot, cloud formations and interstellar dust particles.

In 2004, using the Hubble Space Telescope, scientists saw the eddies of a distant cloud of dust and gas around a star, and it reminded them of Van Gogh’s “Starry Night.”

This motivated scientists from Mexico, Spain and England to study the luminance in Van Gogh’s paintings in detail.

They discovered that there is a distinct pattern of turbulent fluid structures close to Kolmogorov’s equation hidden in many of Van Gogh’s paintings.

The researchers digitized the paintings, and measured how brightness varies between any two pixels.

From the curves measured for pixel separations, they concluded that paintings from Van Gogh’s period of psychotic agitation behave remarkably similar to fluid turbulence.

His self-portrait with a pipe, from a calmer period in Van Gogh’s life, showed no sign of this correspondence.

And neither did other artists’ work that seemed equally turbulent at first glance, like Munch’s “The Scream.”

While it’s too easy to say Van Gogh’s turbulent genius enabled him to depict turbulence, it’s also far too difficult to accurately express the rousing beauty of the fact that in a period of intense suffering,

Van Gogh was somehow able to perceive and represent one of the most supremely difficult concepts nature has ever brought before mankind, and to unite his unique mind’s eye with the deepest mysteries of movement, fluid and light.

مشارکت کنندگان در این صفحه

تا کنون فردی در بازسازی این صفحه مشارکت نداشته است.

🖊 شما نیز می‌توانید برای مشارکت در ترجمه‌ی این صفحه یا اصلاح متن انگلیسی، به این لینک مراجعه بفرمایید.