Beaucoup d'entre nous, enfants, ont joué à Poohsticks - lancer une brindille dans l'eau qui coule d'un pont ou d'une berge et la regarder courir en aval, mais ensuite perdre la compétition parce que votre bâton est pris dans le tourbillon sans fin d'un tourbillon au bord d'un ruisseau.

A plus grande échelle, ces mêmes tourbillons ou tourbillons auraient entraîné des navires dans une tombe aquatique. Mais les tourbillons n'existent pas seulement dans l'eau.

Imaginez la vidéo d'un sac en plastique pris dans une rafale de vent tourbillonnant dans le film beauté américaine , ou la vache traînée dans les airs dans une tornade monstrueuse dans le film Twister. Imaginez l'eau condensée s'échappant des pointes d'un avion de chasse, ou la secousse terrifiante lorsqu'un gros porteur est pris dans des turbulences inattendues.

Les tourbillons sont le résultat physique du mouvement des fluides (à la fois liquides et gazeux) et ils existent à de nombreuses échelles.

Maintenant, une équipe de scientifiques, ingénieurs et artistes se sont réunis pour réaliser une expérience art-science, appelé Une hiérarchie de tourbillons, qui vise à montrer au public la complexité de ces systèmes turbulents.

Les tourbillons peuvent être décrits mathématiquement en utilisant ce qu'on appelle l'équation de Navier-Stokes, mais les créateurs de cette œuvre disent qu'il y a quelque chose dans leurs formes évolutives qui transcende la physique ou les mathématiques et entre dans le domaine de la philosophie, psychologie et performances.

Animé par deux collaborateurs de longue date, Le professeur Andrew Melatos, astrophysicien de l'Université de Melbourne, et l'artiste Briony Barr de Scale Free Network, A Hierarchy of Eddies est actuellement en tournée dans le cadre d'une exposition, Experimenta Makes Sense :Triennale internationale d'art, par l'organisation artistique Experimenta basée à Melbourne.

L'exposition a été créée avec les conseils techniques du professeur Andrew Ooi, chercheur en dynamique des fluides, de la School of Engineering de l'Université de Melbourne, et étudiant à la maîtrise Tony Zahtila.

Une hiérarchie de tourbillons est, en partie, inspiré d'une citation d'un mathématicien anglais, physicien, météorologue, psychologue et poète Lewis Fry Richardson qui a vécu entre 1881 et 1953.

Réinterprétant la comptine du mathématicien Augustus De Morgan sur l'ordre biologique des puces ("Les grosses puces ont de petites puces sur le dos pour les mordre / Et les petites puces ont des puces moindres, et donc, À l'infini…"), Richardson a écrit :

"Les grands verticilles ont de petits verticilles

qui se nourrissent de leur vitesse,

Et les petits verticilles ont des verticilles moindres

Et ainsi de suite jusqu'à la viscosité."

Mme Barr, qui dirige Scale Free Network avec le Dr Gregory Crocetti, dit que le travail a également été inspiré par des motifs qu'ils avaient observés dans une plus petite sculpture qu'ils ont créée appelée la « chambre à particules, " qui contenait un ventilateur et des billes de polystyrène à l'intérieur d'un meuble d'une superficie d'environ un mètre.

"Au début du développement de A Hierarchy of Eddies, une question scientifique et esthétique clé pour nous était de savoir si une chambre beaucoup plus grande (50 fois plus grande) contenant deux ventilateurs présenterait des modèles émergents similaires, et si la beauté du système serait encore renforcée par un changement d'échelle, " dit Mme Barr.

Le professeur Melatos est un astrophysicien théoricien qui faisait partie de la collaboration LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) qui a confirmé en 2015 l'existence d'ondes gravitationnelles.

Mais il est également fasciné par ce qu'il appelle les propriétés émergentes des phénomènes scientifiques - les schémas complexes dans l'espace et le temps qui surviennent lorsqu'ils sont simples, les règles fondamentales sont répétées à maintes reprises.

"Il s'agit d'une expérience de provocation. Artificiellement et paradoxalement, il invite le spectateur à réagir à la vue et au son de la turbulence dans l'air qui s'écoule rapidement en recherchant des motifs visibles et audibles dans l'écoulement. Où le chaos est prévu, l'ordre apparaît, " il dit.

A Hierarchy of Eddies explore la turbulence des tourbillons à l'aide de deux grands ventilateurs et de dix litres de billes de polystyrène enfermées dans une chambre en verre. Debout à l'extérieur, le public peut regarder les balles être entraînées dans les courants d'air, créant des motifs et des formes chaotiques dans des verticilles en constante évolution.

"Le regard est irrésistiblement attiré par les ondulations, mouvements stroboscopiques des billes surfant sur un courant d'air élevé, ou "poursuivant leurs queues" autour d'une tornade miniature près du sol. Il y a quelque chose de chorégraphié dans la scène, pourtant la chorégraphie n'est pas du fait du créateur.

"Cela reflète l'interne, logique à deux faces du système :l'écoulement turbulent, avec sa tendance intrinsèque à l'oscillation et au tourbillon, et le spectateur, s'engager intimement avec le flux, poussé par l'instinct humain universel à discerner des modèles, " dit le professeur Melatos.

Selon l'artiste et l'astrophysicien, la chambre à particules est à la fois un artefact et une performance. Son milieu est l'air. Ses forces motrices sont la pression et la viscosité.

Mais ils disent que la température et l'humidité sont également des facteurs clés. Imaginez répéter l'expérience dans un réservoir d'eau. Est-ce que quelque chose serait différent ? Qu'en est-il d'un réservoir de miel ou d'huile à moteur ?

La viscosité de l'air détermine la "texture" de la turbulence - le degré auquel les flux d'air sont enchevêtrés, la facilité avec laquelle ils se mélangent et se dissipent, tout comme la viscosité de la peinture affecte la texture d'une toile. Les éventails ressemblent à des pinceaux surdimensionnés, dont les coups rapides impriment des tourbillons sur le flux.

Le travail est dynamique et imprévisible. Encadré par son contenant et éclairé par le stroboscope, il se présente aussi au spectateur comme une expérience dramatique.

"Les billes tracent passivement le flux, mais l'air lui-même - le protagoniste principal - est vivant et expressif et capable de réponse, " dit le professeur Melatos.

« Par la viscosité et les forces non linéaires, l'air traduit la pression produite par les ventilateurs en complexe, tourbillons turbulents à toutes les échelles de longueur, du petit au grand. A cet égard, la chambre à particules est à la fois une représentation théâtrale et un système hors équilibre archétypal. »

Mais le travail porte aussi sur la relation entre le spectateur et l'œuvre d'art.

Selon le professeur Melatos, l'expérience de chaque spectateur du tableau est unique. De cette façon, la collaboration brouille la frontière entre représentation artistique et émulation scientifique.

"Cela incite le spectateur à faire sa propre expérience sur les mystères de la formation de motifs loin de l'équilibre. Cela ouvre la porte entre le studio et le laboratoire et encourage le libre passage."