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梵高《星夜》背后的数学秘密

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    人脑最神奇的功能之一
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    就是识别出模式并把其描述出来的能力。
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    流体动力学里湍流的概念
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    就是我们探求过的最艰深的模式之一。
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    德国物理学家维尔纳·海森伯格曾说，
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    “如果我碰到上帝，我会问他两个问题：
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    为什么创造相对论？为什么创造湍流？
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    我相信他会对前者有个解释。”
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    因为用数学去理解湍流太困难，
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    我们可以用艺术来描绘它的样子。
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    1899年6月，文森特·梵高
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    在他位于普罗旺斯圣雷米的圣保罗疗养院的房间里，
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    透过窗户画下了日出前的景象。
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    在一次精神病发作中，他自残耳朵，
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    之后便自愿进入疗养院。
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    在《星夜》中，他旋转的画笔
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    创造了一个满是旋转的星云的夜空。
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    梵高和其他印象派画家对光线的表达
    采用了不同于前辈们的方法。
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    他们好似能捕捉光线的动感，
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    比如通过波光粼粼的水面表现光的跃动，
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    又如在《星夜》里用深蓝夜空中乳白色的波动
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    来表现星星的闪烁。
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    这种效果源于亮度的不同，
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    即画布上不同颜色反光强度的不同。
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    我们视觉皮层中较初级的部分
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    能区分光强以及感知光的运动但不能感知颜色，
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    所以如果两个不同颜色的色块有相同的亮度，
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    就会被混在一起。
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    可是我们大脑中的灵长类部分
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    能把不同颜色区分开来。
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    当这两种功能同时发生，
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    印象派的画作便流光溢彩地闪烁、跳跃了起来。
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    梵高等印象派画家就是这样用犀利的笔触
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    捕捉了光的动感，
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    使得画作栩栩如生。
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    六十年后，俄国数学家安德雷·柯尔莫哥洛夫
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    推进了我们对湍流的数学理解。
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    他提出：长度为R的湍流的能量
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    与R的三分之五次幂成正比。
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    实验测量显示柯尔莫哥洛夫的结果
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    与湍流的实际运动规律极其近似。
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    然而，物理学界至今也未能
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    完全地描述湍流。
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    湍流是在不同能级上是自相似的，
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    也就是说，大的涡流会把能量传给小的涡流，
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    后者只是前者的缩小版。
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    这样的例子包括：木星的大红斑、
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    云的形成以及星际尘埃。
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    2004年，通过哈勃太空望远镜
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    科学家观测到一颗遥远恒星周围的气体和尘埃云。
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    这让他们想到了梵高的《星夜》。
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    受到启发的墨西哥、西班牙和英国科学家们
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    决定详细地研究梵高画作中的亮度。
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    他们发现：梵高的许多画作中都隐藏着
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    显著的与柯氏方程相近的湍流结构的模式。
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    研究者们把画作数字化，
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    然后测量不同像素间的亮度差异。
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    从反应像素分离的曲线中
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    他们得出结论：梵高精神焦虑时期的画作中
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    表现出了与湍流极其相似的特性。
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    他病情较稳定时期的那副拿着烟斗的自画像
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    则并未出现类似现象。
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    其他艺术家那些第一眼看起来
    像是有湍流的作品亦是如此，
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    比如蒙克的《尖叫》。
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    虽然我们不能就这样说
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    梵高具有描绘湍流的天赋。
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    但是有一个美丽的事实同样难以解释清楚：
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    在极度的痛苦中，
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    梵高不可思议地认识并表现出
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    一种在人类之前就已出现的
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    极其深奥的概念，
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    并用他独特的想象力
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    去感受流光动影的终极秘密。
Title:
梵高《星夜》背后的数学秘密
Speaker:
Natalya St. Clair
Description:

物理学家维尔纳·海森堡曾说：“如果我见到上帝，我要问他两个问题：为什么创造相对论？为什么创造湍流？我相信他对前者有个解释。“因为用数学去解释湍流很困难，所以我们可以用艺术描绘它的样子。娜塔莉亚·圣克莱将告诉我们梵高是如何在他的作品里捕捉这光影流动的奥秘。
授课——娜塔莉亚·圣克莱，动画制作——阿维·奥佛。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:39

Chinese, Simplified subtitles

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