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科學家分析發現,梵谷畫作《星夜》的螺旋符合湍流理論的力學表現。圖/維基百科 |
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荷蘭畫家梵谷(Vincent van Gogh)於1889年創作的《星夜》(The Starry Night)是藝術史上最引人入勝的油畫作品之一,畫中描繪法國南部聖雷米「聖保羅精神療養院」窗外的絢麗星光與翻騰雲彩。《星夜》在梵谷自己割傷左耳住院休養之後繪製,畫中漩渦普遍被解讀為梵谷創作時的身心混沌狀態。
時隔逾1世紀,法國與中國物理學家團隊分析驗證,《星夜》的流轉夜空其實符合流體動力學的「湍流理論」(theory of turbulence),研究結果9月刊登於《流體物理學》(Physics of Fluids)期刊。
中國力學學會與北京大學工學院指出,湍流是自然界的流體運動現象,屬於隨機、3D的非定性旋轉流動。湍流現象普遍存在我們生活當中,牛奶倒進杯裝紅茶中,杯中出現的漩渦狀混合過程即為一例。
美國有線電視新聞網(CNN)舉例,湍流是在流體中可觀察到的自然現象,宏觀來看包括溪流、洋流、暴風雨雲和煙霧。湍流是混亂的,因為大漩渦或漩渦形成期間,會分解為小漩渦,這種看似隨機的湍流,其實循著可透過數理方式預測或解釋的模式出現。
研究人員透過高解析度數位圖片檢視《星夜》畫作的天空中呈現的14個螺旋和漩渦筆觸,作為大氣湍流的「顯示追蹤劑」,仔細檢查其空間特性及顏料亮度,並與蘇聯時期數學家科爾莫哥洛夫(Andrey Nikolaevich Kolmogorov)於1940年代發表的「湍流理論」做比較。經過仔細檢視和比對,證實《星夜》畫作中的渦流,符合科爾莫哥洛夫的湍流理論。
《星夜》的漩渦不僅在宏觀尺度上,符合科爾莫哥洛夫理論的預測。研究團隊還發現,《星夜》的漩渦在微觀層面的油漆和部分背景漩渦也呈現出「巴切勒尺度」(Batchelor’s scale)的統計特徵。巴切勒尺度描述湍流中,更細微漩渦的分布模式,例如海洋(大渦流)中漂浮的藻類(微渦流),或是風中(大渦流)的灰塵(微渦流)。
中國廈門大學海洋與地球科學學院研究員、物理學者黃永祥(Yongxiang Huang)表示,梵谷顯然不會知道這些物理定律,但他可能花費很多時間,觀察大自然的湍流現象。
比亞堤認同黃永祥的研究結果,說道:「梵谷的美麗畫作與湍流有許多相似的統計數據,這個巧合令人訝異。」
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