Картината „Звездна нощ“, създадена през 1889 г. от нидерландския художник Винсент ван Гог - е едно от най-интригуващите произведения на изкуството. Освен че е прелестна, вихрите в нея сякаш предполагат детайлно разбиране на физиката на турбуленцията.
Сега един нов, задълбочен анализ потвърждава това. Движенията на четката в шедьовъра на Ван Гог съответстват на динамиката на флуидите в земната атмосфера - а вероятно и в цялата Вселена.
„[Картината] разкрива дълбоко и интуитивно разбиране на природните явления“, казва физикът Юнсян Хуанг от университета в Ксиамен, Китай.
„Прецизното представяне на турбулентността от Ван Гог може да е резултат от изучаване на движението на облаците и атмосферата или от вродено чувство за това как да се пресъздаде динамиката на небето.“
В повечето случаи не можем да го видим с очите си, но земната атмосфера представлява една постоянно движеща се, променяща се и бушуваща маса от течности. Облаците могат да разкрият тази непрестанна активност, но за да разберем отблизо атмосферната турбулентност, обикновено са необходими инструменти, които внимателно картографират невидимите ѝ движения.
Разбира се, не можем да измерим атмосферната турбулентност, която Ван Гог изобразява в „Звездна нощ“. Но това, което екипът от учени, ръководен от физика Инсян Ма от университета в Ксиамен, прави, е да измери движенията на четката, за да види дали те съвпадат с предишни изследвания, които установяват, че турбулентността, показана в картината, съответства на теорията, публикувана от съветския математик Андрей Колмогоров през 40-те години на ХХ век.
„За разлика от предишни изследвания, които разглеждаха само части от тази картина, в настоящата работа са взети предвид всички вихри в шедьовъра, следвайки каскадната картина на турбулентността на Ричардсън-Колмогоров“, пишат изследователите в своята статия.
„[Нашият] резултат предполага, че ван Гог е наблюдавал много внимателно реалните потоци, така че не само размерите на вихрите в „Звездна нощ“, но и техните относителни разстояния и интензивност следват физичния закон, който управлява турбулентните потоци.“
Изследователите използват цифрова снимка с висока резолюция на творбата, за да изследват движенията на четката в 14 вихъра и вихри в небето, изобразени на картината, като проследяващ фактор за атмосферна турбулентност, подобно на движението на листата в есенен вихър.
(Yinxiang Ma)
Те изследват внимателно пространствените свойства за всяка от тези мазки, както и яркостта на боята, сравнявайки ги с теорията на Колморогов за турбулентността, която описва как енергията постоянно преминава от по-големи вихри към по-малки, преди да се разсее.
Те откриват, че вихрите в картината отговарят на изискванията на закона на Колмогоров за мащабиране на турбулентността, което е установено и от предишни изследователи.
Но след като анализира най-малките мащаби на вихрите, екипът установява, че картината съответства и на спектъра на мощността на скаларите, дефиниран от австралийския математик Джордж Батчелор през 1959 г. Той открива, че скаларите или мащабираните компоненти в турбуленцията - т.е. вихрите с различни размери - трябва да показват спектър на мощността, съответстващ на техния размер.
Предишно изследване установява също, че турбулентността в „Звездна нощ“ може да се наблюдава и в молекулярните облаци в космоса, където се раждат самите звезди. Новото изследване потвърждава, че интуитивното разбиране на художника за физиката на природата може да е било дори по-дълбоко, отколкото сме предполагали.
„Винсент ван Гог, бидейки един от най-забележителните художници постимпресионисти, е наблюдавал много внимателно турбулентните потоци: той е бил в състояние да възпроизведе в картината си не само размера на вихрите, но и тяхното относително разстояние и интензивност“, пишат изследователите.
Бъдещите експериментални изследвания в областта на рисуването на турбулентни потоци биха ни помогнали да разберем как художникът е успял да улови турбулентността не само в изобразяването на небето, но и в самия физически акт на рисуване.
Изследването е публикувано в списание Physics of Fluids.
Източник: Science Alert
