Cuộn xoáy ẩn giấu trong The Starry Night của van Gogh
Những cuộn xoáy màu vàng trên bầu trời đêm trong The Starry Night (Đêm đầy sao) được nhiều người cho là phản ánh nội tâm rối bời của danh họa Vincent van Gogh. Tuy nhiên, khi kiểm tra lại bức họa nổi tiếng này, các nhà vật lý đã thấy một cái nhìn sâu sắc về vật lý khí quyển.
Sự khắc họa nội tâm
Trước khi qua đời vào năm 1890, Vincent van Gogh đã trải qua một quá trình xáo trộn dữ dội về tâm lý như xung đột với họa sĩ Paul Gauguin, tự cắt tai trong lễ Noel, nhập dưỡng trí viện ở Saint Rémy, Saint Paulde-Mausole và tự sát bằng một khẩu súng ngắn ổ quay. Nhưng đây cũng là giai đoạn bùng nổ về mặt nghệ thuật khi rất nhiều kiệt tác, như Sunflowers, Bedroom in Arles, The Starry Night, Wheatfield with Crows, Irises, Sorrowing Old Man…, đều ra đời vào những năm này.
Bức tranh The Starry Night được van Gogh vẽ vào giữa tháng sáu đến tháng chín năm 1889, khi đang điều trị ở dưỡng trí viện Saint Paul, ở Saint Rémy, sau vụ tự cắt tai. Những bức thư ông trao đổi với em trai Theo cho thấy, ông đã ngắm bầu trời đêm qua chính cửa sổ trong phòng bệnh. Trước đây, Saint Paul là một tu viện khá giàu có và may mắn là trong thời gian van Gogh tới điều trị, có tới 30 phòng trống. Vì thế, ông được ở trong một căn phòng ở tầng hai và một căn nhỏ khác ở tầng một để vẽ. “Anh có một phòng nhỏ với giấy dán tường màu xanh xám với hai rèm cửa xanh như màu nước chảy, thấp thoáng những đóa hồng nhợt nhạt trên những đường kẻ mảnh đỏ thẫm như màu máu. Những tấm rèm được thiết kế rất đẹp này có lẽ từng thuộc về một người rất giàu có. Có lẽ cũng từ nguồn này mà chiếc ghế bành trong phòng được phủ một tấm thảm trang trí theo kiểu Diaz hoặc Monticelli với những màu nâu đỏ, hồng, trắng kem, đen, xanh lam và xanh lá cây sẫm”. Trong thời gian ở đây, van Gogh có nhiều thời gian để tĩnh trí, suy ngẫm về cuộc đời của mình và hơn nữa, nhìn ngắm thế giới thiên nhiên sống động và rực rỡ ngoài khung cửa.
The Starry Night là bức vẽ khung cảnh đêm duy nhất trong loạt tranh về thế giới bên ngoài của van Gogh, nhìn từ cánh cửa dưỡng trí viện. Vào đầu tháng sáu, ông viết cho Theo “Buổi sáng hôm nay, anh lặng ngắm quang cảnh đồng quê từ cửa sổ của anh một lúc lâu trước khi Mặt trời lên, không có gì ngoài một vì sao sớm, trông rất lớn”. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng đó là sao Kim vì thi thoảng nó cũng được gọi là sao sớm. có thể đã hiển hiện tại phút bình minh ở Provence vào mùa xuân năm 1889, và đó cũng là thời gian mà nó sáng nhất.
Ở Saint Rémy, van Gogh không được phép vẽ trong phòng ngủ mà chỉ có thể làm điều đó vào ban ngày ở tầng trệt, nghĩa là có thể bức The Starry Night được ông vẽ từ ký ức của mình, đặt lên toan những vệt màu dày dặn mang tính biểu tượng và màu sắc dữ dội.
Dẫu viết rất nhiều thư cho Theo nhưng van Gogh lại ít nhắc nhở về The Starry Night. Sau khi kể về việc đã vẽ một bức tranh về bầu trời đêm tháng sáu, mãi ba tháng sau, ông mới đề cập đến bức họa này trong bức thư gửi Theo, và coi nó chỉ như một “nghiên cứu đêm” giữa vô số bức vẽ khác. Ông viết “Trong tất cả những bức đó, anh chỉ thấy một vài bức tốt là các bức Cánh đồng lúa mì, Ngọn núi, vườn cây trái, những cây olive với những ngọn núi xanh lam, bức tự họa, đường vào mỏ đá; với tôi, phần còn lại rất vô nghĩa”. Thật lạ lùng là van Gogh lại coi các bức họa còn lại, trong đó có The Starry Night, là thất bại. Trong một bức thư gửi họa sĩ Émile Bernard, một người bạn thân, vào cuối tháng Mười một năm 1889, van Gogh đã xác nhận đây là bức họa “thất bại”.
Tuy nhiên, ở Saint Rémy, van Gogh không được phép vẽ trong phòng ngủ mà chỉ có thể làm điều đó vào ban ngày ở tầng trệt, nghĩa là có thể bức The Starry Night được ông vẽ từ ký ức của mình, đặt lên toan những vệt màu dày dặn mang tính biểu tượng và màu sắc dữ dội. Kết quả là một bức tranh giống như giấc mơ, với những cây bách có tầng lá lượn như sóng biển ở cận cảnh và những vì sao rực rỡ, một vầng trăng lưỡi liềm tỏa rạng, một bầu trời đầy cuộn xoáy, những ngọn núi nhấp nhô xa xa, sau ngôi làng nằm im lìm trong đêm. Một số yếu tố của tranh như ngọn núi ở xa và sự tồn tại của ngôi làng cho thấy những gì van Gogh đã thấy từ cửa sổ. Tuy nhiên, có những phần như gác chuông nhà thờ là do ông tưởng tượng.
Trong thời gian ở đây, có lẽ, van Gogh đã nghĩ rất lung về một quan điểm sáng tác mà ông đã trao đổi với Bernard và Gauguin là liệu có nên vẽ về tự nhiên một cách trực tiếp hay vẽ những thứ mà Gauguin gọi là trừu tượng, nghĩa là từ sự tưởng tượng của chính mình. Trong bức gửi Bernard, van Gogh đã kể lại trải nghiệm ban đầu của mình trong thời gian sống cùng Gauguin, “và bây giờ, một lần nữa, tôi cho phép chính mình lạc lối để chạm đến những ngôi sao rất lớn – một thất bại khác – và thật lạ là tôi cũng mãn nguyện về điều đó”. Dường như ông muốn đề cập đến những cuộn xoáy mang đậm nét của chủ nghĩa biểu hiện trong bức họa của mình.
Theo đã nhắc đến những yếu tố ấn tượng đó trong một bức thư gửi anh trai vào tháng mười năm 1889 “Em cảm nhận được những gì ám ảnh anh trong bức họa mới về ngôi làng dưới ánh trăng [The Starry Night] hoặc những ngọn núi nhưng em thấy là cuộc tìm tòi phong cách này đã lấy đi cảm xúc thực về mọi thứ”. Vincent sau đó đã phản hồi vào đầu tháng mười một “Dẫu em có nói trong bức thư trước là cuộc kiếm tìm phong cách thường làm ảnh hưởng đến phẩm chất khác nhưng sự thật là anh cảm thấy có động lực lớn lao cho cuộc tìm kiếm đó và anh thấy hiển thị cho nó là một bức họa nam tính hơn và có chủ ý hơn…”.
Bức vẽ bầu trời đêm nhìn từ khung cửa dưỡng trí viện, có lẽ, nhắc nhở ông về cái chết. Trước đây, khi vẽ The Starry Night (Over the Rhône), ông đã so sánh những ngôi sao với những cái chấm trên một bản đồ của chuyến du hành, “chúng ta đón nhận cái chết để chạm tới một vì sao”. Dẫu nhiều lúc cảm thấy vỡ mộng về tôn giáo nhưng ông giữ niềm tin về kiếp sau. Sự mâu thuẫn này từng được ông tâm sự với em trai qua thư, “một thúc đẩy về tôn giáo lớn lao khiến anh bước ra ngoài đêm để vẽ những ngôi sao”. Ông cảm thấy sự tồn tại của một chiều khác, sau khi chết, và có sự liên kết của chiều kích đó với bầu trời đêm.
Nhà sử học nghệ thuật Meyer Schapiro đã nhấn mạnh vào những khía cạnh của chủ nghĩa biểu hiện trong The Starry Night, và nói rằng bức họa được sáng tạo dưới “sức nén của cảm xúc” và “một sự hiển thị rõ ràng từ một tâm trạng do tôn giáo chi phối”.
Bức vẽ bầu trời đêm nhìn từ khung cửa dưỡng trí viện, có lẽ, nhắc nhở ông về cái chết. Ông cảm thấy sự tồn tại của một chiều khác, sau khi chết, và có sự liên kết của chiều kích đó với bầu trời đêm.
Những cuộn xoáy của bầu khí quyển
Dưới con mắt của các nhà khoa học, kiệt tác của van Gogh gợi mở rất nhiều suy nghĩ khác. Natalya St. Clair, một nhà nghiên cứu và là đồng tác giả cuốn The Art of Mental Calculation: Addition & Subtraction, đã dùng The Starry Night để minh họa khái niệm cuộn xoáy trong một dòng chảy. Cô cho rằng kỹ thuật của van Gogh cho phép ông (và những họa sĩ Ấn tượng khác) tái hiện chuyển động của ánh sáng trên mặt nước hoặc sự lấp lánh của những vì sao. Mắt người nhạy với thay đổi trong cường độ ánh sáng hơn là thay đổi của màu sắc.
Vào năm 2004, Kính viễn vọng Hubble đã bắt được hình ảnh một quầng (halo) ánh sáng trải rộng xung quanh ngôi sao V838 Monocerotis, sau được một thông cáo báo chí của NASA miêu tả như một phiên bản vũ trụ của bức họa The Starry Night mà van Gogh đã vẽ.
Đã nhiều năm, các nhà vật lý bị thu hút về sự cảm nhận bẩm sinh của van Gogh về cuộn xoáy/nhiễu loạn/chảy rối (turbulence). Cho đến năm 2008, Jose Luis Aragón, trường Đại học Tự trị Quốc gia Mexico, và đồng nghiệp đã tìm thấy những gợi ý của các cuộn xoáy trong The Starry Night cũng như những bức họa khác của ông, khi phân tích những thay đổi về độ sáng trên khắp bầu trời. Xác suất trong những dao động về độ sáng này phù hợp với những dự đoán cho dòng xoáy dưới vận tốc âm (subsonic turbulent flow) của Andrei Kolmogorov – nhà toán học Liên Xô có nhiều đóng góp quan trọng trong lý thuyết xác suất và tô pô – vốn điều khiển sự đối lưu của những dòng chảy sao và chuyển động khí quyển trên Trái đất.
Một thập niên sau, các đồng nghiệp của họ đã đặt vấn đề “Is The Starry Night Turbulent?” (Đêm đầy sao có cuộn xoáy không?) và chứng minh các cấu trúc hình xoáy của bức họa mang các đặc tính nhiễu loạn phù hợp với những gì họ quan sát được trong các đám mây phân tử, vốn là những vườn ươm sao đầy khí.
Trong vật lý, cuộn xoáy liên quan đến những chuyển động đột ngột, mạnh mẽ trong không khí hoặc nước, thường được gắn với các xoáy và cuộn. Các nhà vật lý đã phải vật lộn trong nhiều thế kỷ để miêu tả được cuộn xoáy về mặt toán học và giờ vẫn là một trong những thách thức lớn bậc nhất trong lĩnh vực này. Nhưng nhà vật lý người Nga Kolmogorov đã tạo được bước ngoặt vào những năm 1940 khi dự đoán nó có một sự kết nối toán học (giờ được gọi là thang đo Kolmogorov) giữa tốc độ dao động của một dòng chảy theo thời gian và tỉ lệ mất mát năng lượng do ma sát.
Một số dòng chảy xoáy đã biểu hiện các tầng năng lượng, do đó các xoáy lớn đã truyền năng lượng của mình cho các xoáy nhỏ hơn. Các xoáy nhỏ hơn đó, đến lượt mình, lại truyền một phần năng lượng của mình cho các xoáy nhỏ hơn nữa, qua đó tạo ra một mẫu hình giống mình theo các quy mô kích thước không gian khác nhau. Bằng chứng thực nghiệm do đó đã chứng tỏ là dự đoán của Kolmogorov hoàn toàn đúng.
Để miêu tả một dòng chảy xoáy, nhà toán học Lewis Fry Richardson, người đầu tiên phát triển ý tưởng về dự báo thời tiết bằng phương pháp toán học đã miêu tả bức tranh về dòng chảy tầng trong tác phẩm “Dự báo thời tiết bằng quá trình số”:
Những xoáy lớn chứa bao xoáy nhỏ
Chúng nuôi nhau bằng vận tốc của mình
Và xoáy nhỏ lại thành xoáy nhỏ hơn
Rồi độ nhớt ở tận cùng phân tử
Mới đây, trong một công bố trên tạp chí Physics of Fluids, “Hidden Turbulence in van Gogh’s The Starry Night” (Cuộn xoáy ẩn giấu trong The Starry Night của van Gogh), các nhà khoa học Trung Quốc và Pháp đã tìm thấy chuyển động trong bầu trời màu lam thẫm của van Gogh là do thang đo của những nét cọ – một dạng của “cuộn xoáy ẩn dấu” ở thang đo vi mô khuếch tán khắp toàn bộ mặt toan.
Yongxiang Huang của trường Đại học Hạ Môn, Trung Quốc, một nhà khoa học đại dương, hợp tác với các nhà vật lý chuyên về động lực học chất lỏng để có cái nhìn gần hơn vào các mẫu hình ẩn giấu trong kiệt tác của van Gogh. Bút pháp của van Gogh đã tạo ra một ảo ảnh về sự chuyển động trên bầu trời khiến các nhà vật lý khí quyển phải tự hỏi liệu nó có tương đồng với thứ vật lý của bầu trời thực không. Dẫu không thể đo đạc được chuyển động khí quyển trong bức họa nhưng vẫn có thể với các nét cọ.
Họ tập trung vào nghiên cứu các quy mô không gian của 14 cuộn xoáy của bức họa, bằng việc sử dụng độ sáng tương quan của màu vẽ như một sự tương tự với năng lượng động lực học của chuyển động. Cụ thể, họ đo đạc chính xác kích thước của các nét họ rồi so sánh với những gì mà động lực học chất lỏng dự đoán.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một bức tranh số có độ phân giải cao của bức họa để kiểm tra các nét cọ trong 14 cuộn xoáy trên bầu trời được miêu tả trong bức họa như một dấu hiệu của sự chảy rối khí quyển, tương tự như chuyển động của những chiếc lá trong gió xoáy mùa thu. “Quy mô của các nét cọ đóng một vai trò quan trọng”, Huang nói. “Với bức tranh số có độ phân giải cao, chúng tôi có thể đo đạc một cách chính xác kích thước cụ thể của các nét cọ và so sánh chúng với những thang đo của các lý thuyết về cuộn xoáy”.
Kết quả họ thu được đã giúp xác nhận kết luận của nghiên cứu “Hidden Turbulence in van Gogh’s The Starry Night” là cuộn xoáy tương đồng với thang đo Kolmogorov. Không chỉ vậy, các mẫu hình danh họa tạo ra còn tương đồng với một nguyên tắc quan trọng thứ hai của động lực học chất lỏng: thang đo Batchelor (Batchelor’s scaling), mang tên nhà toán học Úc George Batchelor, một chuyên gia về động lực học chất lỏng. Tương tự như lực Kolmogorov, thay vì miêu tả các quy mô nhỏ nhất của cuộn xoáy trước khi độ nhớt lấn át trong một hệ, thang đo Batchelor miêu tả các quy mô có độ dài nhỏ nhất của các dao động trước khi sự khuếch tán trở nên lấn át. Hiếm khi thấy cả hai dạng thang đo đó trong cùng một hệ khí quyển.
“Khác biệt với những nghiên cứu trước chỉ xem xét một phần của bức họa, tất cả những cuộn xoáy trong bức họa đều được tính đến trong nghiên cứu của chúng tôi, theo sát bức tranh dòng chảy tầng về sự nhiễu loạn Richardson-Kolmogorov”, các nhà nghiên cứu viết trong công bố. “Kết quả của chúng tôi cho thấy van Gogh quan sát rất cẩn thận các dòng chảy thực, vì vậy không chỉ các kích thước của những cuộn xoáy trong The Starry Night mà cả những khoảng cách và cường độ của chúng cũng theo sát định luật vật lý chi phối các dòng chảy rối”.
Phát hiện cả hai thang đo trong cùng một hệ khí quyển là điều hiếm gặp, và đó là động lực lớn nhất cho nghiên cứu của họ. “Những gì chúng tôi tìm thấy trong The Starry Night thật đáng chú ý”, Huang trả lời qua email. “Nó tuân theo đúng một cách chính xác lý thuyết vật lý đã được khám phá vào 80 năm trước” (Kolmogorov khám phá vào năm 1941).
Tuy nhiên van Gogh đã qua đời trước khi lý thuyết này được đề ra. Vì vậy lý giải thế nào về sự trùng khớp với quy luật vật lý của những cuộn xoáy trong bức họa mà ông vẽ vào năm 1889? Từ đâu ông tái hiện một cách chính xác chúng? “Nó tiết lộ một hiểu biết mang tính trực giác và sâu sắc hiện tượng tự nhiên”, Huang nhận xét. “Sự tái hiện cuộn xoáy một cách chính xác của van Gogh có thể là do việc nghiên cứu chuyển động của các đám mây và bầu khí quyển hoặc của một cảm nhận bẩm sinh về việc nắm bắt động lực học của bầu trời”.
Như vậy có thêm nhiều bằng chứng hơn để thấy van Gogh có một cảm nhận bẩm sinh về sự nhiễu loạn được tinh chỉnh một cách tuyệt vời, và ông nắm bắt được nó một cách tuyệt đẹp trong The Starry Night. “Cuộn xoáy được tin là một trong những đặc tính hấp dẫn của dòng chảy Reynolds cao bị lấn át bởi quán tính nhưng gần đây hiện tượng như cuộn xoáy/chảy rối được coi là liên quan đến những dạng khác của các hệ chất lỏng tại quy mô rộng của các thang đo không gian lớn, với dòng chảy Reynolds nhỏ, nơi độ nhớt lấn át nhiều hơn”, Huang nhận xét. “Dường như đây là thời gian đề xuất một định nghĩa mới về nhiễu loạn để phù hợp hơn với tình hình mới”. Sự đồng tồn tại của cả thang đo Kolmogorov và Batchelor trong một hệ như bức họa của van Gogh có thể mở rộng hiểu biết của chúng ta ở những môi trường khác nhau, từ khí quyển hành tinh đến quy mô nhỏ nhất trong tự nhiên.
Hiểu được cuộn xoáy/chảy rối là điều tối quan trọng của nhiều lĩnh vực, từ dự báo thời tiết đến kỹ thuật hàng không. Giờ đây chúng ta biết rằng, một danh họa thế kỷ 19 cũng có thể nắm bắt được động lực học phức tạp đó và điều đó vẫn còn khá khó hiểu. Nhóm nghiên cứu đồng ý rằng vẫn có những giới hạn trong nghiên cứu của mình, đó là họ nghiên cứu một bức tranh tĩnh chứ không phải một bầu khí quyển liên tục vận động trên thực tế. Và đừng quên là The Starry Night là một tác phẩm nghệ thuật chứ không phải là một sơ đồ khoa học.
Tuy nhiên, nghiên cứu này đã chạm đến sự giao thoa của khoa học và nghệ thuật. Nó chứng tỏ rằng cái đẹp của nghệ thuật và độ chính xác của khoa học không loại trừ nhau – trên thực tế, chúng gần gụi hơn sự nhận thức của chúng ta.
Quãng thời gian ở dưỡng trí viện để lại một dấu ấn sâu sắc trong suy nghĩ của van Gogh. Sống giữa những người bệnh, ông dần dần nhận ra trong đó sự ấm áp của một thứ tình cảm mà ít ai ở ngoài những nơi này nhận ra. “Mặc dù vẫn có ai đó thường vô cớ rú lên hoặc cư xử bất thường nhưng ở đây đã tồn tại thứ tình bạn thực sự mà họ dành cho nhau. Họ nói, người này buộc phải chịu đựng người khác để người khác lại buộc phải chịu đựng mình, và những lý lẽ rất thực khác đã được họ áp dụng rất tự nhiên. Giữa bọn anh với nhau thì bọn anh hiểu nhau rất rõ, ví dụ anh có thể thi thoảng trò chuyện với ai đó, dẫu cho họ không trả lời, ngoại trừ một thứ âm thanh không mạch lạc trong cổ họng, bởi vì anh ta không sợ hãi anh. Nếu ai đó rơi vào khủng hoảng thì sẽ có người khác trông nom họ và sẵn sàng để mắt để anh ta không thể tự hủy hoại mình”, ông viết trong lá thư gửi em trai.
Những tình cảm con người như vậy và một khu vườn đầy sức sống đã khơi dậy ở van Gogh niềm say mê vẽ “Ở đây, anh vẫn phải làm việc bởi thiên nhiên vô cùng đẹp… Khi anh gửi em bốn bức tranh về khu vườn mà khi nhận, em sẽ thấy sự sống tràn ngập mọi chốn trong mảnh vườn ấy, không hoàn toàn chỉ có nỗi buồn đâu. Ngày hôm qua, anh đã vẽ một con bướm đêm rất lớn, rất hiếm mà người ta hay gọi là bướm đêm thần chết, màu sắc của nó khác thường một cách kinh ngạc: đen, xám, trắng, bóng mờ với những tia phản chiếu màu đỏ hoặc có xu hướng mơ hồ thiên về màu xanh olive; nó rất lớn”.
Giữa nơi chốn tưởng chừng chỉ tồn tại nỗi bi thương, u uất sợ hãi và tuyệt vọng, một sợi dây mỏng manh níu kéo van Gogh với cuộc đời, không chỉ là những lá thư tràn đầy yêu thương ông và em trai Theo dành cho nhau, mà cả tình yêu sự sống tuyệt đẹp “Dẫu qua chấn song cửa sổ, anh có thể vẫn nhìn thấy một mảnh vuông vắn trồng lúa mì có hàng rào bao quanh, một khung cảnh theo phong cách của họa sĩ Van Goyen. Tràn ngập trên khung cảnh đó, suốt cả buổi sáng sớm, anh lặng ngắm Mặt trời lên, với tất cả sự huy hoàng và tráng lệ của nó”. □
Tô Vân tổng hợp
https://news.artnet.com/art-world/van-gogh-starry-night-atmospheric-swirls-physics-2538558
https://www.sciencealert.com/this-famous-van-gogh-painting-features-astonishingly-accurate-physics
