Einsteins Origami

Ever since Einstein published his general Theory of Relativity in 1916, we have known that space-time is real stuff, as real as marble and bronze. I make use of this material for my most recent series of art works. Just as an Origami paper folding master can create three-dimensional images out of flat paper, so I create warped space-time structures. These are made visible by means of the Gravitational Lens Effect: in curved spacetime, light follows curved paths. Each light path is marked with a colour, thereby making the work appear.

Below you will find three things: first, a text I wrote in Dutch for the exhibition of part of my Einstein's Origami project in COVRA/HABOG in Flushing (Zeeland, the Netherlands); second, a sample of the Einstein's Origami project; third, the text just mentioned, translated into English.

Nederlandse text - English text



Einsteins Origami
Tentoonstelling in het hoofdgebouw van COVRA, Industrieterrein Oost-Vlissingen, mei t/m september 2004


Op uitnodiging van de Directeur van COVRA/HABOG, Hans Codée, was een tentoonstelling van een deel van mijn project Einsteins Origami opgesteld in het hoofdgebouw van deze instelling, waar het radioactieve afval van Nederland wordt opgeslagen. De tentoonstelling werd ingericht door William Verstraeten, beeldend kunstenaar, die het HABOG-gebouw voorzag van een veelvormig kunstwerk op het thema van energie en relativiteit. Onderstaand stukje was mijn inleiding voor de catalogus van de tentoonstelling.

Wie nep in de kunst en in de wetenschap wil ontmaskeren, moet nagaan hoeveel onderzoek erin zit. Wie niets meer onderzoekt, maakt doodgeboren werk. In de kunst houd je zonder onderzoek hoogstens illustraties over. Van zo’n kleursel kun je er alleen met geavanceerde chemische technieken achter komen wanneer het gemaakt is. Vergelijk dat eens met het levenslange onderzoek van Goya, Van Doesburg, Picasso, Mondriaan: ook wie geen kunsthistoricus is, legt het zó in chronologische volgorde, dankzij de lijn in hun onderzoek.

Kunst en wetenschap zijn onderzoek. Dus kunnen zij elkaar altijd vinden. Of zij het ook altijd samen uithouden hangt af van duizend omstandigheden. In dit stukje wil ik onderzoeken wat ik bedoel met onderzoek, en hoe dat past of wringt in de praktijk van mijn werk op dit moment.

Een kunstschilder is geen chemicus. De formule Cu3(AsO4)2 verwijst naar precies één stofje (Veronese groen), maar zodra het in een schilderij is verwerkt kan het alles zijn. Het kan zijn wat het is, het kan lijken wat het is, of het lijkt nergens op. In de fase waarin ik nu werk, onderzoek ik zulke dingen: hoe de beelden en de materialen die in mijn wetenschappelijk werk naar voren komen, gebruikt kunnen worden in mijn kunstwerken.

In een vorige periode combineerde ik astronomische waarnemingen en beelden uit theoretisch onderzoek, met als thema: Hoe zouden planten zich verspreiden als zij tussen de sterren groeiden? Hieruit ontstond de reeks Sterrenzaad. Sindsdien ben ik een stap verder gegaan, door te onderzoeken hoe beelden afkomstig uit de Algemene Relativiteitstheorie (ART) gebruikt kunnen worden.

Sinds Einstein in 1916 de ART publiceerde, weten wij dat ruimte en tijd bouwmateriaal zijn, waaruit – samen met de materiële deeltjes – ons Heelal is gebouwd. De ART is een bouwverordening, waaraan ieder ruimte-tijd-gebouw moet voldoen. Met de bijbehorende wiskundige formules kan ik uit een stuk platte ruimte gekromde driedimensionale bouw werken maken, zoals een origami-meester structuren vouwt uit plat papier.

Einsteins werk is vervat in wiskundige formules. Wiskunde is een taal die zo is ontworpen dat geen misverstand mogelijk is. Het kan zijn dat niet alles in die taal zegbaar is; het is ook mogelijk dat we nooit zullen weten of iets wat in die taal is gezegd, waar of onwaar is (Stelling van Gödel). Maar geen enkele wiskundige uitspraak is voor meer dan één uitleg vatbaar.

Dus is wiskunde onbruikbaar in de kunst, zou je denken, en juist dat is voor mij een belangrijke reden om te onderzoeken of het toch kan. In de wiskunde is geen misverstand mogelijk. Wel, dan moet er meer misverstand komen. Ik doe dat door twee families van keuzes te maken. Ten eerste de soort ruimte die ik bouw. De vorm daarvan is ontleend aan de ruimte in clusters van sterrenstelsels, zo’n honderd miljoen lichtjaren groot. Ik construeer die naar eigen inzicht, en laat daarna de ART uitrekenen hoe die ruimte verandert in de loop van de tijd. Ten tweede de manier waarop ik die ruimte laat zien. Ruimte zelf is onzichtbaar, maar de gevolgen van de aanwezigheid van een gekromde ruimte zijn wel zichtbaar te maken. Ik doe dat door lichtstralen door die ruimte te zenden. Gekromde ruimte geeft gekromde banen. Dat zien wij weerspiegeld in de banen van sterren en planeten, maar licht gedraagt zich bijna net zo: ook het licht valt, zou je kunnen zeggen. Iedere lichtstraal voorzie ik van een bepaalde kleur, en zo ontstaat er een beeld dat de afspiegeling is van Einsteins ruimtetijdstructuren. Het resultaat heet Einsteins Origami. Een paar detail van enkele van de werken zijn hier afgebeeld. De originelen zijn bedoeld voor hoge-resolutie druktechnieken, zoals de print, en kunnen op een computerscherm niet goed worden weergegeven.

Onderzoek dus, maar Einsteins Origami is bewust geen letterlijke weergave van de ART. De beelden die ik oproep met mijn rekentechnieken zijn eerder vergelijkbaar met een schilderij dan met een afbeelding uit een wetenschappelijke verhandeling. Blijft nog de keuze van het medium waarmee het werk wordt weergegeven. Voorlopig heb ik daar een prachtige oplossing voor gevonden in de Iris-druktechniek, op aanraden van William Verstraeten. De resolutie en de kleurtonen zijn buitengewoon, en wat het vooral bijzonder maakt is de oppervlaktestructuur, die een merkwaardig evenwicht is tussen zijde en olieverf. Een interessant bijkomend probleem is, dat deze techniek zó perfect wordt uitgevoerd, dat het werk afkomstig lijkt te zijn van een buitenaardse beschaving, art from deep space. Voor sommige beschouwers, gewend als zij zijn aan de oneffenheid en structuur van olieverf, is dat een nadeel: wie speurt naar de emotie van de kunstenaar in de vorm van een penseelstreek, zal hier vergeefs zoeken.

Een andere oplossing is, de beelden gewoon te laten staan in de vorm waarin zij ontstonden: het scherm van een computer, zoals een schilder een doek op zijn ezel kan laten staan. Dat gaat niet, omdat die weergave veel te grof is: duizend bij achthonderd beeldpunten is niks. Maar dat gemis kan worden gecompenseerd door het letterlijk in een andere dimensie te zoeken: die van de tijd. Ruimte en tijd zijn in de ART onlosmakelijk met elkaar verbonden, en daarvan maak ik gebruik door mijn ruimte-tijdstructuren te laten evolueren. Die evolutie is dan zichtbaar te maken door het resultaat als video af te beelden. Zo ontstonden tal van sequenties, waaruit ik er voor deze tentoonstelling acht heb gekozen voor projectie.

Inmiddels ben ik op zoek naar weer andere methoden, want het onderzoek gaat voort.


Einstein's Origami

Upon an invitation by the Director of COVRA/HABOG, Hans Codée, an exhibition of part of my Einstein's Origami project was arranged in the main building of this organisation, which safely stores all radioactive waste produced in the Netherlands. The exhibition was made by William Verstraeten, a visual artist who made the exterior design and an installation in the interior of the HABOG storage building, using energy and relativity as his theme. The following piece was my introduction for the catalogue of the exhibition.

Whoever wishes to unmask a fake product in art or science, should begin by finding out how much research it contains. Anyone who has stopped searching, produces stillborn work. Visual art without research produces mere illustrations at best. Such colourations can be dated only by means of advanced chemical techniques. Compare this with the research of a lifetime that is evident in the work of Goya, Van Doesburg, Picasso, Mondriaan: even someone who is not an art historian can rather easily arrange their production in chronological order, thanks to the timeline imprinted on it by the progress in their research.

Art and science are research. Therefore, they can always make contact. Whether they can actually coexist depends on a myriad of circumstances. In these notes I intend to investigate what I mean by research, and how that fits or misfits in the practice of my work at this moment.

A painter is not a chemist. The formula Cu3(AsO4)2 refers to exactly one compound (Veronese green), but when it is embedded in a painting it can be anything. It can be the chemical it is, it can appear to be what it is, or it may resemble nothing in particular. In my current phase of art, I investigate such things: how the images and materials that appear in my scientific work can be used in my works of art.

In a previous phase, I combined astronomical observations with images from my theoretical research, using the theme: How would plants propagate if they rooted in interstellar matter, rather than in soil? This resulted in the series Sterrenzaad (Starseed). After that, I went a step further, and investigated how images can be constructed by means of the General Theory of Relativity (or General Relativity Theory, GRT).

Ever since Einstein published his GRT in 1916, we have known that space-time is building material, from which - together with the elementary particles - our Universe is built. The GRT is a construction code, to which every space-time building must conform. With its mathematical formulae I can construct curved three-dimensional edifices from flat space, just as an origami master can fold spatial forms out of flat paper.
Einsteins work is cast in the form of mathematics, an unnatural language that was designed in such a way that misunderstandings are impossible. It may be that not everything can be said in this language; it is also possible that we will never know if something that is said in that language, is true or false (Gödel's Theorem). But no mathematical expression says more than precisely one thing, making interpretation unnecessary.

Therefore, one might think that mathematics is useless in art, and precisely that is my motivation to investigate whether this is possible after all. In mathematics, misunderstandings are impossible. Well, then, misunderstanding must be added. I add this indispensable layer by making two sets of choices. First, the kind of space I build. Its form is related to the space in clusters of galaxies, some hundred million light years in size. I arrange these according to my will, and then let GRT compute how this changes in the course of time. Second, the way in which I make these spaces visible. Space itself cannot be seen (as far as we know), but the consequences of space-time curvature can be made observable. I do this by sending light rays through space. Curved space produces curved paths. We see this in the orbits of planets and stars, but light behaves in a similar way: one might say that light also falls. I provide every light ray with a colour, and so an image is formed that embodies these space-time structures. The result I have called Einstein's Origami. Some details of a few of the works are shown on this page. The originals are meant for high-quality printing techniques, such as the Iris-print, and cannot be fully rendered on a computer screen.

So this is my research, but Einstein's Origami is deliberately not a literal rendering of GRT. The images I call forth with my computational methods are more closely related to paintings than to diagrams in a scientific treatise.

What remains is the choice of medium used in producing the physical work. For now, I have found an excellent solution in the Iris-print dye sublimation technique, upon the advice of William Verstraeten. The resolution and tonality are exceptionally good. Especially interesting is the surface structure, half way between silk and oil paint. An interesting by-product of this technique is, that its perfection makes it seem as if the print is a product of an alien civilization, art from deep space. For some viewers, who are accustomed to the irregularity and structure of oil colours, that is a disadvantage: whoever tries to discern the artist's emotions in the form of a brushstroke, will look in vain.

Another possible choice is, to simply leave the images in the form in which they originated: on a computer screen, just as a painter may leave a painting on its easel, instead of framing it. That is impossible, because this rendering is much too coarse: a thousand by eight hundred pixels is no good. But that shortcoming can be compensated by literally adding another dimension: the direction of time. Space and time are inextricably entwined in GRT, and I use this fact to let my space-time structures evolve. That evolution can be made visible by rendering the result in a video movie. Thus I created many sequences, eight of which were compiled for this exhibition.

Meanwhile, I am looking for yet more ways to make these images tangible, for research must go on.


Image Gallery

QuickTime movie with low resolution (5 Mb), or QuickTime movie with medium resolution (25 Mb). The full movie has a PAL resolution of 720x576 pixels and takes about four minutes on DVD.



This type of image is intended to be printed with the Iris-print dye sublimation technique. It produces a remarkable finish, somewhere midway between silk and oil paint.


Another work from the Iris print series. All images shown here have been processed for computer display, so a lot of tonality and resolution is lost. The typical size of the original print is 80x80 cm, rendered at full 1200 dpi resolution. Some of the details are indeed one pixel in size in the actual print.



This work is in the art collection of Harry & Renate van der Laan. Its shape and tonality was meant to be rather less ominous than the ones above. The actual size is 40x35 cm, printed on a professional colour laser printer at 800 dpi.


One of my first experiments with the visualization of warped space-time.



This is one of the images from the COVRA/HABOG exhibition. The original is an Iris print, 60x60 cm.












Seven details of the top-left image showing the range of image richness in a single print


Sleutelwoorden: Astrofysica - Kosmologie - Hydrodynamica - Beeldende kunst
Keywords: Astrophysics - Cosmology - Hydrodynamics - Visual Art


Deze webstek verandert op veranderlijke wijze
This Page Changes in Unpredictable Ways


Laatste aanpassing op zondag 3 juni 2012