Шедьовърът на Ван Гог от 1889 г. „Звездна нощ“ е познат на почти всеки човек, а доскоро се считаше, че небето в картината показва състоянието на ума на художника и чрез него той предава своето вътрешно усещане.
Сега, нов анализ на физици от Китай и Франция предполага, че художникът е имал интуитивно разбиране за математическата структура на турбулентните потоци.
Те се изследват от физиката и динамиката на флуидите и са естествено явление, което се открива при движението на флуиди – водата в океана, атмосферата, както и всички останали течности, които се движат. Турбулентният поток е хаотичен (има се предвид научната концепция) и съдържа в себе си по-големи и по-малки вихри, които се превръщат едни в други и си обменят енергия.
За случайния наблюдател, такова движение би изглеждало наистина хаотично, но то следва модел, който се изследва и обяснява в по-голямата си част от математически уравнения.
„Представете си, че стоите на мост и гледате как тече реката.“ казва Йонг Шанг Хуанг, водещ автор на изследването.
„Ще забележите вихърчета на повърхността и те не са случайни. Те се образуват по специфичен модел и той може да бъде предсказан от физичните закони.“
„Звездна нощ“ е маслена картина, която показва изглед преди изгрев от източния прозорец на институцията, в която авторът сам отива, след като си реже ухото.
В картината има 14 основни спираловидни структури, които са изследвани от авторите на проучването чрез дигитално копие на картината. Целта е да разбере дали те имат общо с научната теория за турбулентните вихри, според която енергията се предава от големите на малките вихри, при техния разпад.
Хуанг и колегите му измерват внимателно вихрите на Ван Гог и ги сравняват с математически скалиран модел, какъвто би се очаквало да образуват истинските вихри в атмосферата. За да изчислят движението, те ползват относителната яркост на различните цветове.
Според резултатите, размерите, разстоянията и относителната интензивност на спиралите на „Звездна нощ“ следват законите на динамиката на флуидите, които управляват вихрите, известна като Теория на Колмогоров за турбулентността. Андрей Колмогоров е първият изследовател, който през 1940 г. описва връзката между флуктуациите на скоростта във на флуиден поток и скоростта на дисипация на енергията в потока.
Изследователите установяват и друго: частичките боя в най-маломащабните вихри съвпадат със статистическата теория, известна като Скалиране на Бачелор, която описва как малки частици се организират пасивно около турбулентен поток.
„Това е страхотно. Това е вид статистика, която очакваш да има около алги, които са увлечени от океански течения или прахови частици във въздуха.“ Казва Джеймс Бийти, изследовател от Принстън, който прави подобни изследвания на други картини.
Естествено, Ван Гог едва ли е познавал подобни уравнения, но вероятно е прекарвал много време, наблюдавайки турбулентни вихри в природата.
„Мисля, че физическата връзка би трябвало да е била внедрена в ума му, затова е успял да нарисува известната картина „Звездна нощ“ така, че да наподобява реалния свят.“ Казва Хуанг.
Бийти също е съгласен:
„Това има смисъл. Моделите са създадени да се опитат да уловят статистката на вихърчетата и завихрянията в няколко мащаба, като всеки вихър комуникира с другите чрез турбулентната каскада. В някакъв смисъл, Ван Гог е нарисувал нещо, което представлява този феномен, така че защо да няма връзка между теоретичните модели в статистиката и вихрите на Ван Гог?“
Същите изследователи откриват подобен модел и в две други изображения – картина на британският художник Джон Констабъл от 1826 г. и снимка на Голямото червено петно на Юпитер, направена от Вояджър 1 през 1979 г.
Изследванията до този момент не успяват да опишат напълно турбулентния поток в динамиката на флуидите, а той е важен за предсказване на времето и моделиране на много други процеси.
Фактът, че „Звездна нощ“ улавя основата на статистическия модел на турбулентността в изображение, което дори не мърда, предполага, че тези статистически модели може би не са чак толкова точни, за колкото ги мислим, смята Бийти.
Въпреки това, картината успява да улови нещо универсално за Вселената и хората много добре го разбират, защото са интуитивно привлечени от красотата ѝ.
„Звездна нощ“ е изключително известна картина и впечатлява всички, които са я виждали.
Източник: CNN
