Ted talk · Section 8
梵高《星空》背后令人惊奇的数学
人脑最神奇的功能之一 就是识别出模式并把其描述出来的能力。
Level: HSK6 · 76 sentences
Transcript
- 人脑最神奇的功能之一
- 就是识别出模式并把其描述出来的能力。
- 流体动力学里湍流的概念
- 就是我们探求过的最艰深的模式之一。
- 德国物理学家维尔纳·海森伯格曾说，
- “如果我碰到上帝，我会问他两个问题：
- 为什么创造相对论？为什么创造湍流？
- 我相信他会对前者有个解释。”
- 因为用数学去理解湍流太困难，
- 我们可以用艺术来描绘它的样子。
- 1899年6月，文森特·梵高
- 在他位于普罗旺斯圣雷米的圣保罗疗养院的房间里，
- 透过窗户画下了日出前的景象。
- 在一次精神病发作中，他自残耳朵，
- 之后便自愿进入疗养院。
- 在《星夜》中，他旋转的画笔
- 创造了一个满是旋转的星云的夜空。
- 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
- 他们好似能捕捉光线的动感，
- 比如通过波光粼粼的水面表现光的跃动，
- 又如在《星夜》里用深蓝夜空中乳白色的波动
- 来表现星星的闪烁。
- 这种效果源于亮度的不同，
- 即画布上不同颜色反光强度的不同。
- 我们视觉皮层中较初级的部分
- 能区分光强以及感知光的运动但不能感知颜色，
- 所以如果两个不同颜色的色块有相同的亮度，
- 就会被混在一起。
- 可是我们大脑中的灵长类部分
- 能把不同颜色区分开来。
- 当这两种功能同时发生，
- 印象派 的 画作
- 便流光溢彩地闪烁 跳跃了起来。
- 梵高等印象派画家就是这样用犀利的笔触
- 捕捉了光的动感，
- 使得画作栩栩如生。
- 六十年后，俄国数学家安德雷·柯尔莫哥洛夫
- 推进了我们对湍流的数学理解。
- 他提出：长度为R的湍流的能量
- 与R的三分之五次幂成正比。
- 实验测量显示柯尔莫哥洛夫的结果
- 与湍流的实际运动规律极其近似。
- 然而，物理学界至今也未能
- 完全地描述湍流。
- 湍流是在不同能级上是自相似的，
- 也就是说，大的涡流会把能量传给小的涡流，
- 后者只是前者的缩小版。
- 这样的例子包括：木星的大红斑、
- 云的形成以及星际尘埃。
- 2004年，通过哈勃太空望远镜
- 科学家观测到一颗遥远恒星周围的气体和尘埃云。
- 这让他们想到了梵高的《星夜》。
- 受到启发的墨西哥、西班牙和英国科学家们
- 决定详细地研究梵高画作中的亮度。
- 他们发现：梵高的许多画作中都隐藏着
- 与 柯氏 方程 相近 的 湍流 结构 的 模式 。
- 研究者们把画作数字化，
- 然后测量不同像素间的亮度差异。
- 从反应像素分离的曲线中
- 他们得出结论：梵高精神焦虑时期的画作中
- 表现出了与湍流极其相似的特性。
- 他病情较稳定时期的那副拿着烟斗的自画像
- 则并未出现类似现象。
- 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
- 比如蒙克的《尖叫》。
- 虽然我们不能就这样说
- 梵高具有描绘湍流的天赋。
- 但是有一个美丽的事实同样难以解释清楚：
- 在极度的痛苦中，
- 梵高不可思议地认识并表现出
- 一种在人类之前就已出现的
- 极其深奥的概念，
- 并用他独特的想象力
- 去感受流光动影的终极秘密。