研究发现梵高的星夜揭示了隐藏的湍流

《流体物理学》杂志发表的一项新研究揭示了文森特·梵高的标志性画作《星夜》中艺术与科学之间令人惊讶的联系。来自中国和法国的研究人员发现，这幅画中夜空中的漩涡图案与既定的流体动力学和湍流理论相一致。

笔触作为数据点

大气科学家和流体动力学专家团队分析了《星夜》的高分辨率数字图像，以测量梵高笔触的规模和间距。他们使用颜料的相对亮度或亮度来代替大气中物理运动的动能。

“笔触的尺度起着至关重要的作用，”作者黄永祥说。“通过高分辨率数字图片，我们能够精确测量笔触的典型尺寸，并将其与湍流理论预期的尺度进行比较。”

与大气物理学相一致

研究人员检查了这幅画的14个主要旋转形状的空间尺度，以确定它们是否与描述动能如何在大气湍流中从大尺度转移到小尺度的级联能量理论相对应。

他们的分析揭示了两个关键发现：

总体情况符合柯尔莫哥洛夫定律，该定律根据测量的惯性能量来预测大气运动和规模。

在单个笔触的微观层面上，研究人员发现了与巴彻勒缩放理论相一致，该理论描述了小规模、被动标量湍流中的能量定律。

在单个大气系统中发现这两种标度定律的结合是非常罕见的，因此这一发现意义重大。

启示与未来研究

这项研究表明，梵高对自然现象有着深刻的直觉理解，无论是通过仔细观察还是对大气动力学的天生感知。

“这揭示了他对自然现象的深刻而直观的理解，”黄说。“梵高对湍流的精确表现可能来自对云和大气运动的研究，或者是一种如何捕捉天空动态的内在感觉。”

这项研究的意义不仅仅在于艺术欣赏。研究人员认为这项研究有助于拓展我们对湍流本身的理解。

黄教授指出：“似乎是时候提出一个新的湍流定义来涵盖更多的情况了”，他指的是最近在各种低雷诺数的流动系统中观察到的湍流现象。

限制和问题

虽然这项研究提供了有趣的见解，但必须注意一些局限性：

该分析基于静态图像，而不是动态系统。

将油漆亮度解释为动能是一种替代测量方法。

梵高创作这些图案的意图和过程尚不清楚。

未来的研究可以探索在描绘自然现象的其他艺术作品中是否会出现类似的模式，或者这种对湍流表现的理解如何为电影和视觉效果中的计算机生成图像提供信息。