One of the most remarkable aspects of the human brain

人間の脳の最も驚くべき側面のひとつは

is its ability to recognize patterns and describe them.

パターンを認識し、それを説明する能力です

Among the hardest patterns we've tried to understand

これまで理解しようとした中でも最も難解なパターンのひとつが

is the concept of turbulent flow in fluid dynamics.

流体力学における乱流という概念です

The German physicist Werner Heisenberg said,

ドイツの物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクはこう言いました

When I meet God, I am going to ask him two questions.

「神に会ったら2つ質問するつもりだ」

Why relativity, and why turbulence?

「なぜ相対性理論なのか、そしてなぜ乱流なのか」

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

「相対性理論の方はきっと答えを持っているはずだ」

As difficult as turbulence is to understand mathematically,

乱流は数学的に理解するのが非常に難しいですが

we can use art to depict the way it looks.

芸術を使えばその見た目を描き出すことができます

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

1889年6月、フィンセント・ファン・ゴッホは日の出直前の景色を描きました

from the window of his room at the Saint Paul de Massol asylum

サン=ポール・ド・モーゾル療養院の自室の窓から見た景色です

in Saint-Rémy-des-Provence,

場所はサン=レミ=ド=プロヴァンス

where he'd admitted himself after mutilating his own ear in a psychotic episode.

精神錯乱の発作で自らの耳を切り落とした後、彼はここに入院していました

In The Starry Night,

「星月夜」では

his circular brush strokes create a night sky

円を描くような筆致が夜空を生み出し

filled with swirling clouds and eddies of stars.

渦巻く雲と星の渦で満たされています

Van Gogh and other impressionists represented light in a different way

ゴッホをはじめとする印象派の画家たちは光を独自の方法で表現しました

than their predecessors, seeming to capture its motion,

先人たちとは異なり、光の動きそのものを捉えているかのように

for instance, across sun-dappled waters,

例えば、木漏れ日が揺れる水面や

or here, in starlight that twinkles and melts

ここでは、きらめきながら溶けていく星の光として

through milky waves of blue night sky.

乳白色に波打つ青い夜空の中に描かれています

The effect is caused by luminance,

この効果を生んでいるのは輝度です

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

キャンバス上の色に含まれる光の強さのことです

The more primitive part of our visual cortex,

私たちの視覚野のより原始的な部分は

which sees light contrast and motion but not color,

色は認識せず、明暗のコントラストと動きだけを捉えますが

will blend two differently colored areas together

色が異なる2つの領域を混ぜ合わせて見せます

if they have the same luminance.

もし輝度が同じであれば

But our brain's primate subdivision will see the contrasting colors

しかし脳の霊長類的な部分はその対照的な色を

without blending.

混ぜ合わせずに見分けます

With these two interpretations happening at once,

この2つの解釈が同時に起こることで

the light in many impressionist works seems to pulse, flicker,

多くの印象派作品の光は脈打ち、揺らめき

and radiate oddly.

どこか奇妙に輝いて見えるのです

That's how this and other impressionist works

こうしてこの作品をはじめとする印象派の絵画は

use quickly executed prominent brush strokes

素早く力強い筆致を用いることで

to capture something strikingly real about how light moves.

光の動きについて驚くほどリアルな何かを捉えているのです

60 years later, Russian mathematician Andrey Kolmogorov

その60年後、ロシアの数学者アンドレイ・コルモゴロフが

furthered our mathematical understanding of turbulence

乱流の数学的理解をさらに進めました

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

彼は、長さRにおける乱流のエネルギーが

varies in proportion to the 5 thirds power of R.

Rの5/3乗に比例して変化すると提唱したのです

Experimental measurements show Kolmogorov was remarkably close

実験による測定は、コルモゴロフの理論が

to the way turbulent flow works,

実際の乱流の挙動に驚くほど近いことを示しています

although a complete description of turbulence

とはいえ、乱流を完全に説明することは

remains one of the unsolved problems in physics.

今なお物理学の未解決問題のひとつです

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

エネルギーのカスケードがあれば、乱流は自己相似的になります

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

つまり、大きな渦が小さな渦へとエネルギーを伝え

which do likewise at other scales.

それがさらに別のスケールでも繰り返されるのです

Examples of this include Jupiter's Great Red Spot,

その例としては木星の大赤斑や

cloud formations,

雲の形成

and interstellar dust particles.

そして星間塵の粒子が挙げられます

In 2004, using the Hubble Space Telescope,

2004年、ハッブル宇宙望遠鏡を使って

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

科学者たちは、ある恒星を取り巻く遠方のガスと塵の雲に渦を見つけました

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

それはゴッホの「星月夜」を彷彿とさせるものでした

This motivated scientists from Mexico, Spain, and England

これがきっかけとなり、メキシコ、スペイン、イギリスの科学者たちは

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

ゴッホの絵画の輝度を詳しく研究することになりました

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

その結果、乱流構造に特有のパターンが見つかりました

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

ゴッホの多くの絵に、コルモゴロフの方程式に近いパターンが隠されていたのです

The researchers digitized the paintings

研究者たちは絵画をデジタル化し

and measured how brightness varies between any two pixels.

任意の2つのピクセル間で明るさがどう変化するかを測定しました

From the curves measured for pixel separations,

ピクセルの距離ごとに測定した曲線から

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

精神的な混乱の時期に描かれたゴッホの作品は

behave remarkably similar to fluid turbulence.

流体の乱流と驚くほど似た振る舞いをすると結論づけました

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

一方、心が落ち着いていた時期に描かれたパイプを持つ自画像には

showed no sign of this correspondence,

この対応関係は見られませんでした

and neither did other artists' work that seemed equally turbulent at first glance,

一見同じくらい乱れているように見える他の画家の作品にも

like Munch's The Scream.

ムンクの「叫び」のような作品にも、それは見られませんでした

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

ゴッホの荒れ狂う才能が

enabled him to depict turbulence,

乱流を描くことを可能にしたと言うのは簡単すぎますが

it's also far too difficult to accurately express

かといって、正確に言葉にするのはあまりに難しいことです

the rousing beauty of the fact that in a period of intense suffering,

深い苦しみのただ中にあってなお

Van Gogh was somehow able to perceive and represent

ゴッホがどうにかして感じ取り、表現し得たという事実の

one of the most supremely difficult concepts

自然が人類の前に突きつけた

nature has ever brought before mankind,

最も難解な概念のひとつを

and to unite his unique mind's eye

そして彼独自の心の目を

with the deepest mysteries of movement, fluid, and light.

動きと流体と光の最も深い神秘と結びつけたという、その心揺さぶる美しさを