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

Translator: Panaya Hasitabhan Reviewer: Vera Chicharito

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุด ประการหนึ่งของสมองมนุษย์

One of the most remarkable aspects of the human brain

is its ability to recognize patterns and describe them.

คือความสามารถในการมองเห็น และอธิบายรูปแบบต่าง ๆ

Among the hardest patterns we've tried to understand

ในบรรดารูปแบบยากที่สุด ที่เราพยายามจะทำความเข้าใจ

is the concept of turbulent flow in fluid dynamics.

คือแนวคิดเรื่องการไหลปั่นป่วน ในพลศาสตร์ของไหล

The German physicist Werner Heisenberg said,

นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก กล่าวว่า

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

"หากได้พบพระเจ้าแล้ว ผมจะเอ่ยถามคำถามสองข้อ

why relativity and why turbulence?

ว่าทำไมถึงสร้างสัมพัทธภาพ แล้วทำไมถึงสร้างความปั่นป่วน

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

ผมเชื่อเหลือเกินว่า พระองค์จะทรงตอบข้อแรกได้"

As difficult as turbulence is to understand mathematically,

ความปั่นป่วนนั้นก็เข้าใจยาก ไม่แพ้ความเข้าใจในเชิงคณิตศาสตร์

we can use art to depict the way it looks.

เพียงแต่ว่าเราสามารถ ใช้ศิลปะมาอธิบายรูปร่างของมันได้

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

มิถุนายน ค.ศ. 1889 วินเซนต์ แวน โก๊ะ ได้วาดภาพทิวทัศน์ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น

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

จากหน้าต่างในห้องโรงพยาบาลจิตเวช แซ็งต์-ปอล-เดอ-โมโซล

in Saint-Rémy-de-Provence,

ในเมืองแซ็งต์-เรมี-เดอ-พรอว็องซ์

where he'd admitted himself after mutilating his own ear

ซึ่งเขามาเข้ารับการรักษา ภายหลังตัดหูตนเอง

in a psychotic episode.

ขณะอยู่ในภาวะวิกลจริต

In "The Starry Night," his circular brushstrokes

ในภาพ "ราตรีประดับดาว" (Starry Night) ฝีพู่กันเป็นวง

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

รังสรรค์ภาพท้องฟ้ายามค่ำคืน ที่เต็มไปด้วยเกลียวเมฆและกลุ่มดาว

Van Gogh and other Impressionists represented light in a different way

แวน โก๊ะ และจิตรกรอิมเพรสชันนิสต์ ท่านอื่น ถ่ายทอดแสงแตกต่างไปจาก

than their predecessors,

จิตรกรรุ่นก่อนหน้า

seeming to capture its motion, for instance,

ราวกับว่าจะสามารถบันทึก การเคลื่อนไหวของแสงได้

across sun-dappled waters,

เช่น ลายผิวน้ำยามต้องแสงอาทิตย์

or here in star light that twinkles and melts

หรือแสงดาว ระยิบระยับและพร่างพราว

through milky waves of blue night sky.

แหวกว่ายไปตามคลื่นเมฆขาว ในท้องฟ้าครามยามราตรี

The effect is caused by luminance,

ผลที่ได้นี้เกิดจากความส่องสว่าง

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

ซึ่งหมายถึงความเข้มของแสง ในสีสันบนผืนผ้าใบ

The more primitive part of our visual cortex,

ที่เปลือกสมองส่วนการมองเห็น ส่วนดั้งเดิมของเรา

which sees light contrast and motion, but not color,

สามารถเห็นความต่างของแสง และการเคลื่อนไหว แต่ไม่เห็นสี

will blend two differently colored areas together

ซึ่งจะผสมสองเนื้อสี ที่คนละสีให้เข้ากัน

if they have the same luminance.

หากมีความส่องสว่างเท่ากัน

But our brains' primate subdivision

แต่เซลล์ประสาทแขนงย่อยที่มีใน สัตว์กลุ่มไพรเมทในสมองของเรา

will see the contrasting colors without blending.

จะเห็นสีที่ตัดกันโดยไม่ผสมปนเป

With these two interpretations happening at once,

เมื่อเกิดการตีความ ทั้งสองอย่างพร้อมกัน

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

แสงในหลายผลงานของจิตรกรเหล่านี้ จึงดูสั่นไหว เปล่งแสง วูบวาบอย่างประหลาด

That's how this and other Impressionist works

นี่คือวิธีการที่ผลงานของแวน โก๊ะ และจิตรกรอิมเพรสชันนิสต์คนอื่น ๆ

use quickly executed prominent brushstrokes

ใช้การป้ายสีด้วยฝีแปรงอย่างรวดเร็ว

to capture something strikingly real about how light moves.

เพื่อถ่ายทอดการเคลื่อนที่ของแสง ที่สมจริงอย่างน่าทึ่ง

Sixty years later, Russian mathematician Andrey Kolmogorov

60 ปีต่อมา นักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซีย อังเดรย์ คอลโมโกรอฟ

furthered our mathematical understanding of turbulence

ทำให้เราเข้าใจความปั่นปวน ในเชิงคณิตศาสตร์มากขึ้น

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

เมื่อเขาเสนอสมมติฐานว่า พลังงานในของไหลปั่นป่วนที่ระยะ อาร์

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

แปรผันตรงกับระยะอาร์ยกกำลัง 5 ส่วน 3

Experimental measurements show Kolmogorov

การทดลองการวัดพบว่าคอลโมโกรอฟ

was remarkably close to the way turbulent flow works,

คำนวณได้ใกล้เคียงการไหลปั่นป่วนอย่างมาก

although a complete description of turbulence

แม้ว่าคำอธิบายที่สมบูรณ์ของ ความปั่นป่วน

remains one of the unsolved problems in physics.

จะยังคงเป็นหนึ่งในโจทย์ปัญหา ที่ยังแก้ได้ไม่หมดของฟิสิกส์

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

การไหลปั่นป่วนมีลักษณะคล้ายตนเอง หากมีระดับขั้นพลังงาน

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

พูดอีกอย่างคือ กระแสวนขนาดใหญ่ ถ่ายทอดพลังงานให้กระแสวนที่เล็กกว่า

which do likewise at other scales.

ซึ่งจะถ่ายทอดในระดับต่อไปเรื่อย ๆ

Examples of this include Jupiter's Great Red Spot,

ตัวอย่างเช่น จุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัส

cloud formations and interstellar dust particles.

การก่อตัวของเมฆ และอนุภาคฝุ่นระหว่างดวงดาว

In 2004, using the Hubble Space Telescope,

ในปี ค.ศ. 2004 นักวิทยาศาสตร์ ส่องกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

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

พบกระแสวนของฝุ่นและแก๊ส รอบดาวดวงหนึ่งที่ห่างไกล

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

และชวนให้พวกเขานึกถึง ภาพ "ราตรีประดับดาว" ของแวน โก๊ะ

This motivated scientists from Mexico, Spain and England

การค้นพบนี้เป็นแรงบันดาลใจให้ นักวิทยาศาสตร์จากเม็กซิโก สเปน และอังกฤษ

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

สนใจศึกษาความส่องสว่าง ในภาพเขียนของแวะ โก๊ะอย่างละเอียด

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

พวกเขาค้นพบว่า มีรูปแบบโครงสร้างการไหลปั่นป่วนที่ชัดเจน

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

คล้ายสมการของคอลโมโกรอฟ ที่ซ่อนอยู่ในหลาย ๆ ภาพของแวน โก๊ะ

The researchers digitized the paintings,

นักวิจัยจึงแปลงภาพเป็นไฟล์ดิจิทัล

and measured how brightness varies between any two pixels.

และวัดเทียบความสว่างที่แปรผัน ในระหว่างทุก ๆ สองพิกเซล

From the curves measured for pixel separations,

เมื่อพิจารณาจากส่วนโค้ง ที่วัดการแยกพิกเซลแล้ว

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

นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าภาพที่แวน โก๊ะวาด ในช่วงที่มีอาการกระวนกระวายทางจิต

behave remarkably similar to fluid turbulence.

มีลักษณะคล้ายการไหลปั่นป่วนอย่างน่าทึ่ง

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

ในขณะที่ภาพตนเองสูบกล้องยาเส้น ที่วาดในช่วงที่ชีวิตของแวน โก๊ะ สุขสงบนั้น

showed no sign of this correspondence.

กลับไม่มีความคล้ายคลึงเช่นนี้อยู่

And neither did other artists' work

รวมไปถึงผลงานของจิตรกรท่านอื่น

that seemed equally turbulent at first glance,

ที่ดูเผิน ๆ แล้วปั่นป่วนพอกัน

like Munch's "The Scream."

เช่นภาพ "หวีดสยอง" ของมุงค์

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

แม้จะสรุปง่ายไปหน่อยหากกล่าวว่า อัจฉริยภาพในช่วงปั่นป่วนของแวน โก๊ะ

enabled him to depict turbulence,

ทำให้เขาวาดภาพความปั่นป่วนได้

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

แต่สิ่งที่ยากเกินบรรยายคือแสดงออกถึง ความงดงามที่ถูกปลุกเร้าแห่งข้อเท็จจริง

that in a period of intense suffering,

ในห้วงความทรมานแสนสาหัส

Van Gogh was somehow able to perceive and represent

แวน โก๊ะสามารถรับรู้และแสดง

one of the most supremely difficult concepts

แนวคิดหนึ่งที่ยากอย่างยิ่งยวด

nature has ever brought before mankind,

ที่ธรรมชาติมอบให้มวลมนุษยชาติ

and to unite his unique mind's eye

และผสานมโนภาพ ที่ไม่เหมือนใครของเขา

with the deepest mysteries of movement, fluid and light.

เข้ากับความลี้ลับ ของการเคลื่อนที่ ของไหล และแสง