Tác giả: Natalya St. Clair
Dịch giả: Thi Minh Phuong Chu, Linh Tran
Thuỳ biên tập và hiệu đính

Một trong những đặc điểm đáng chú ý nhất của bộ não con người là khả năng nhận ra các kiểu mẫu và mô tả nó. Trong số những mẫu phức tạp nhất mà con người từng cố tìm hiểu là khái niệm về dòng chảy rối (turbulence) trong động lực học chất lưu (fluid dynamics). Nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg nói, “Khi tôi gặp Chúa, tôi sẽ hỏi ngài hai câu hỏi: tại sao lại có tương đối và tại sao lại có sự rối loạn dòng chảy? Tôi tin rằng ngài sẽ có câu trả lời cho điều thứ nhất.”

Dù rằng không dễ để giải thích về dòng chảy rối bằng toán học, chúng ta có thể dùng hội họa để mô tả nó. Tháng 6 năm 1889, Vincent van Gogh vẽ lại cảnh trời đêm vào thời điểm ngay trước bình minh từ cửa sổ phòng ông ở nhà thương điên Saint-Paul de Mausole ở Saint-Rémy-de-Provence, nơi ông nhập viện sau khi tự cắt một bên tai trong một cơn rối loạn tâm thần. Trong bức The Starry Night, những nét cọ tròn của ông tạo nên một bầu trời đầy những đám mây hình xoắn ốc và chuyển động xoáy của các ngôi sao. Van Gogh và những họa sĩ trường phái Ấn tượng khác thể hiện ánh sáng khác với các thế hệ đi trước, dường như họ có thể bắt được chuyển động của chúng, ví dụ như mặt nước sáng lấp lánh ánh mặt trời, hoặc ánh sao nhấp nháy và tan chảy trong dải ngân hà của bầu trời đêm. Hiệu ứng này được tạo ra bằng sự kết hợp giữa độ chói, cường độ ánh sáng của các màu sắc trong tranh. Phần nguyên thuỷ hơn của vỏ não thị giác ở người làm nhiệm vụ phân biệt độ tương phản và chuyển động của ánh sáng, chứ không phân biệt màu sắc, sẽ trộn hai vùng màu sắc khác nhau lại nếu chúng có cùng độ sáng. Nhưng phân khu linh trưởng trong não của chúng ta sẽ phân biệt được các vùng màu tương phản này chứ không trộn chúng lại. Với với hai diễn dịch trái ngược này diễn ra cùng lúc, chúng ta có cảm giác ánh sáng trong nhiều tác phẩm nghệ thuật trường phái Ấn tượng dường như chuyển động, lấp lánh và tỏa sáng một cách kỳ lạ. Dựa trên kỹ thuật này, Van Gogh và các hoạ sĩ trường phái mỹ thuật ấn tượng khác sử dụng những nét cọ nổi bật để ghi lại chuyển động của ánh sáng một cách chân thật đến mức đáng kinh ngạc.

60 năm sau, nhà toán học người Nga Andrey Kolmogorov cho ta hiểu thêm về bản chất toán học của dòng chảy rối khi ông đề xuất rằng năng lượng trong một chất lỏng ở trạng thái hỗn loạn có độ dài R dao động trong khoảng 5/3 lần R. Các thí nghiệm đo đạc cho thấy Kolmogorov phỏng đoán gần chính xác về cách thức vận hành của dòng chảy rối, mặc dù việc mô tả dòng chảy rối vẫn còn là một vấn đề chưa được giải quyết trong vật lý. Dòng chảy rối tự đồng dạng nếu có một thác năng lượng. Nói cách khác, xoáy lớn truyền năng lượng sang những xoáy nhỏ hơn, và tương tự như vậy ở các bậc khác. Ví dụ về điều này gồm Vết Đỏ Lớn của Sao Mộc, sự hình thành sao và những phần tử bụi ngoài vũ trụ, sự hình thành mây và các đám bụi giữa các vì sao.

Năm 2004, khi sử dụng kính viễn vọng không gian Hubble, các nhà khoa học đã nhìn thấy xoáy của những đám mấy bụi và khí ở xa bao quanh một ngôi sao, và nó nhắc họ nhớ đến bức The Starry Night của Van Gogh. Điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học đến từ Mexico, Tây Ban Nha và Anh nghiên cứu ánh sáng trong tranh Van Gogh thật chi tiết. Họ nhận thấy rõ ràng là trong rất nhiều bức tranh của Van Gogh có cấu trúc của dòng chảy rối gần với phương trình của Kolmogorov.

Các nhà phân tích đã số hoá bức tranh, và đo sự thay đổi về độ sáng giữa hai điểm ảnh bất kỳ. Biểu đồ lập ra từ số liệu đo đạc sự khác biệt giữa các điểm ảnh cho phép họ kết luận rằng các bức tranh Van Gogh vẽ trong lúc bị bệnh có hoạ tiết rất giống với dòng chảy rối. Bức tự họa với tẩu thuốc được vẽ lúc ông không bị bệnh thì không có hoạ tiết tương tự nào. Và tác phẩm của các nghệ sĩ khác dù thoạt nhìn có thể khiến chúng ta liên tưởng đến dòng chảy rối như bức The Scream của Munch thực ra cũng không có.

Quá đơn giản khi nói thiên tư hỗn loạn của Van Gogh cho phép ông diễn tả sự hỗn loạn của dòng chảy rối, nhưng lại rất khó để diễn tả một cách chính xác vẻ đẹp đầy kích động của sự thật rằng chính ngay trong giai đoạn đau khổ tột cùng, Van Gogh bằng cách nào đó đã có thể nhận thức được và mô tả được một trong những khái niệm phức tạp nhất của tự nhiên, và hợp nhất óc tưởng tượng độc đáo của mình với những bí ẩn sâu sắc nhất của chuyển động, chất lỏng và ánh sáng.