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

반 고흐, "별이 빛나는 밤" 에 숨겨진 예상밖의 수학|나탈리아 세인트 클레어

번역: Jaeri Seperack 검토: Jeong-Lan Kinser

One of the most remarkable aspects of the human brain

인간의 뇌에서 가장 놀랄만한 것 중의 하나는

is its ability to recognize patterns and describe them.

패턴을 인식하고 그 것을 묘사하는 능력이다.

Among the hardest patterns we've tried to understand

지금껏 우리가 이해해보려고 했던 가장 어려운 패턴은

is the concept of turbulent flow in fluid dynamics.

유체 동역학에서의 난류 개념이다.

The German physicist Werner Heisenberg said,

독일 물리학자 워너 하이젠버그가 말하기를,

"When I meet God, I'm going to ask him two questions:

"내가 신을 만나면, 두가지 질문을 할 겁니다.

why relativity and why turbulence?

왜 상대성과 난기류입니까?

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

신이 처음으로 그 답을 해 줄거라 믿어요"

As difficult as turbulence is to understand mathematically,

난기류를 수학적으로 이해하는 건 어렵지만,

we can use art to depict the way it looks.

미술로는 묘사할 수 있다.

In June 1889, Vincent van Gogh painted the view just before sunrise

1889년 빈센트 반 고흐는

from the window of his room at the Saint-Paul-de-Mausole asylum

생레미드프로방스의 정신병원에서

in Saint-Rémy-de-Provence,

그의 방 창문으로 보이는 일출 직전의 풍경을 그렸다.

where he'd admitted himself after mutilating his own ear

그 곳은 그의 정신질환을 보여준

in a psychotic episode.

자신의 귀를 자른 사건 후 입원한 곳이다.

In "The Starry Night," his circular brushstrokes

"별이 빛나는 밤에"에서 보여 준 원형 붓놀림은

create a night sky filled with swirling clouds and eddies of stars.

구름과 별들의 소용돌이로 가득 찬 하늘을 만들어냈다

Van Gogh and other Impressionists represented light in a different way

반 고흐와 다른 인상학파들은 이전 화가들과는 다른 방법으로

than their predecessors,

마치 움직임을 잡아내는 것 처럼 빛을 표현했다.

seeming to capture its motion, for instance,

예를 들어, 해가 비췬 수면 위라든지

across sun-dappled waters,

or here in star light that twinkles and melts

이 그림에서 처럼 하얀 파도를 통해 푸른 밤 하늘에서

through milky waves of blue night sky.

반짝거리고 녹아내리는 별빛을 표현했다.

The effect is caused by luminance,

그 효과는 휘도를 불러온다.

the intensity of the light in the colors on the canvas.

다시말해, 캔버스 위의 색들 속에서 빛의 강렬함을 나타내는 것이다.

The more primitive part of our visual cortex,

시각 피질의 더 중요한 역할은

which sees light contrast and motion, but not color,

색이 아닌, 빛의 대조와 움직임을 보는 것이다.

will blend two differently colored areas together

만약 두 색이 같은 휘도를 가지고 있다면,

if they have the same luminance.

다르게 색칠된 부분이 함께 뒤쎡일 것 이다.

But our brains' primate subdivision

하지만 우리 뇌 영장의 세부에서는

will see the contrasting colors without blending.

섞이지 않은 대조된 색을 볼 것이다.

With these two interpretations happening at once,

이 두 현상이 한번에 일어나면, 많은 인상학파의 작품들 속의 빛이

the light in many Impressionist works seems to pulse, flicker and radiate oddly.

이상하게 고동치고, 깜박거리고, 퍼지게 보일 것이다.

That's how this and other Impressionist works

이 것이 고흐와 인상학파 화가들의 붓놀림 방법이다.

use quickly executed prominent brushstrokes

빛의 움직임에 관하여 기막히게 사실적인 무엇가를

to capture something strikingly real about how light moves.

잡아내기 위한 뛰어난 붓놀림이다.

Sixty years later, Russian mathematician Andrey Kolmogorov

60년 후, 러시아 수학자 앤드리 코르모고로브는

furthered our mathematical understanding of turbulence

난류의 수학적 이해를 발전시켰다.

when he proposed that energy in a turbulent fluid at length R

그는 길이가 R인 난류내의 에너지는

varies in proportion to the 5/3rds power of R.

R의 5분의 3승만큼 비례해 증가한다고 제시했다.

Experimental measurements show Kolmogorov

실험적 측정들은 그의 방정식이

was remarkably close to the way turbulent flow works,

난류가 일어나는 원리와 현저히 가까웠음을 보여준다.

although a complete description of turbulence

비록 물리학에서는 완전한 난기류의 묘사는

remains one of the unsolved problems in physics.

풀리지 않는 문제 중 하나로 남겨졌지만 말이다.

A turbulent flow is self-similar if there is an energy cascade.

에너지 폭포라는게 있다면, 난류는 자기 유사적일 것이다.

In other words, big eddies transfer their energy to smaller eddies,

다시말해, 큰 소용돌이의 힘이 작은 소용돌이로 바뀐다면

which do likewise at other scales.

다른 크기지만 닮아 있다는 것이다.

Examples of this include Jupiter's Great Red Spot,

이 것의 예로 목성의 큰 빨간 점,

cloud formations and interstellar dust particles.

구름형성, 그리고 성간 티끌 구름을 들 수 있다.

In 2004, using the Hubble Space Telescope,

2004년에 허블 우주 망원경의 사용으로

scientists saw the eddies of a distant cloud of dust and gas around a star,

과학자들은 별 주위의 티끌구름과 가스의 소용돌이를 보았다.

and it reminded them of Van Gogh's "Starry Night."

그 것은 반 고흐의 "별이 빛나는 밤에"를 연상시켰다.

This motivated scientists from Mexico, Spain and England

그 것은 멕시코, 스페인, 영국의 과학자들에게

to study the luminance in Van Gogh's paintings in detail.

반 고흐의 작품 속에서 밝기를 자세히 연구하게 하는 동기를 부여했다.

They discovered that there is a distinct pattern of turbulent fluid structures

그들은 반 고흐의 많은 작품 속에 숨겨진 코르모고로브의 방정식과 가까운

close to Kolmogorov's equation hidden in many of Van Gogh's paintings.

난류 구조의 뚜렷한 패턴이 있다는 것을 발견했다.

The researchers digitized the paintings,

학자들은 그 작품들을 디지털화하고

and measured how brightness varies between any two pixels.

두 픽셀 사이의 밝기 차이를 측정했다.

From the curves measured for pixel separations,

픽셀 분리를 위해 측정된 커브로부터

they concluded that paintings from Van Gogh's period of psychotic agitation

반 고흐가 정신적으로 불안했던 시기의 작품들이

behave remarkably similar to fluid turbulence.

유동 난기류와 흡사하다는 결론을 내렸다.

His self-portrait with a pipe, from a calmer period in Van Gogh's life,

그의 평화로웠던 일생에 파이프를 문 자화상은

showed no sign of this correspondence.

이 것과는 완전 다르다.

And neither did other artists' work

언뜻 보기에 다른 화가들이 작품들은 그렇게 무질서해 보이지 않는다.

that seemed equally turbulent at first glance,

like Munch's "The Scream."

먼취의 "발악" 처럼말이다.

While it's too easy to say Van Gogh's turbulent genius

반 고흐의 혼란스런 천재성이

enabled him to depict turbulence,

난기류를 묘사하게끔 했다고 말하기는 힘든다.

it's also far too difficult to accurately express the rousing beauty of the fact

그렇다고, 극심한 고통속에서 그 열정적인 아름다움을

that in a period of intense suffering,

정확하게 표현했다고 하기도 너무 어렵다.

Van Gogh was somehow able to perceive and represent

반 고흐는 어떻든 생각에 잠겨

one of the most supremely difficult concepts

가장 힘들다는 개념 중의 하나인 자연이 인간보다 먼저 만들어졌다는

nature has ever brought before mankind,

사실을 표현할 수 있었다.

and to unite his unique mind's eye

운동, 유체, 그리고 빛의 가장 깊숙한 곳의 신비함에

with the deepest mysteries of movement, fluid and light.

그의 유일한 마음의 눈을 붙여서 말이다.