“今早，日還未出之時嘿歌，我久久望著窗外的村景。除了晨星阅束，空空蕩蕩的息裸，顯得異常的寬廣沪编。”梵高在給他哥哥的一封信中寫道访圃。
寫這封信時腿时，梵高剛剛進入法國圣雷米小鎮(zhèn)的圣保羅精神病院（Saint-Paul asylum）療養(yǎng)。當(dāng)時的梵高并不知曉批糟，他對窗外這番風(fēng)景的描繪徽鼎，有一天會被視作西方藝術(shù)的杰作——《星夜》。
梵高畫作《星夜》悄但，與漩渦的物理原理相吻合檐嚣。
初看這幅畫作净嘀，主題沒有任何特別激進的內(nèi)容挖藏。畫作的名字恰如其分的彰顯了它的主題膜眠，這就是一幅描繪星光燦爛夜晚的油畫溜嗜。
然而，梵高畫作的迷人之處就在于辟躏，他不僅成功地表達了自己奔騰慌亂的內(nèi)心捎琐，同時也表現(xiàn)著我們在自然界舉目可見的湍流結(jié)構(gòu)——這也是為什么梵高的畫作瑞凑，會讓物理學(xué)家與數(shù)學(xué)家們?nèi)绨V如醉概页。
2006年惰匙，墨西哥國立自治大學(xué)物理學(xué)家何塞·路易斯·阿拉貢（José Luis Aragón）和他的團隊發(fā)表了一篇論文项鬼，論述梵高“精神錯亂”時期的作品，非常嚴密地遵循了自然界中湍流的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，如漩渦的數(shù)學(xué)構(gòu)造奥此。
“梵高有過很長一段時間的精神錯亂，我們分析了他在這段時期前后創(chuàng)作的畫作的明暗變化撤嫩，并按（蘇聯(lián)物理學(xué)家）柯爾莫戈洛夫（Kolmogorov）統(tǒng)計理論測算出湍流的速度差異序攘，發(fā)現(xiàn)兩者的概率分布函數(shù)高度吻合寻拂。”何塞在他們的論文中如是寫道瞄沙。
通俗來說距境，就是物理學(xué)家們通過柯爾莫戈洛夫的湍流模型計算出自然界湍流的速度垫桂，并研究了梵高油畫與湍流之間的關(guān)系粟按，以確定梵高畫作中到底有多少“寫實”的因素碱呼。最后宗侦，他們發(fā)現(xiàn)梵高在“精神錯亂”時期前后完成的油畫作品矾利，非常密切地反映了現(xiàn)實自然中的湍流男旗。
何塞還提到了另一個細節(jié)察皇，說有人將梵高的《星夜》與美國國家航空和宇宙航行局（NASA）的觀測圖進行比較泽台。
何塞在論文中寫道：“特別需要提到的是，世界名畫《星夜》非常生動地傳達出了湍流的感覺矾缓。也有人把《星夜》與NASA哈勃望遠鏡拍到的一顆遙遠恒星的圖像進行比較怀酷，圖像上由塵埃和氣流構(gòu)成的漩渦非常清晰∈任牛”
?湍流的奧義?
可能還有人不太了解湍流蜕依，湍流問題曾被稱為“經(jīng)典物理學(xué)最后的疑團”。
何塞用于與梵高畫作進行對比的柯爾莫戈洛夫理論提出于1940年代琉雳，已經(jīng)非常接近湍流的真實原理样眠。然而，對湍流運行的完整描述翠肘，依然是物理學(xué)界一大未解難題檐束。諾貝爾物理學(xué)獎獲得者維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）甚至在一次采訪中表示：“如果我能見到上帝厢塘，我會問他兩個問題：‘為什么萬物相對？什么造就了湍流格嘁？’我想，他至少知道第一個問題的答案⊙旰悖”然而，梵高坐在療養(yǎng)院里，就畫出了神秘的湍流嵌戈。
雖然一百多年來人們對湍流的研究不斷深入技健，但是由于湍流運動的極端復(fù)雜性偿短，它的基本機理至今仍未被人們所掌握，甚至至今仍然沒有一個精確的定義。
雷諾（Osborne Reynolds,1842年—1912年）把湍流定義為一種蜿蜒曲折笔链、起伏不定的流動（sinuous motion）澈缺。
泰勒（G．I．Taylor 1886年—1975年）和馮?卡門對湍流的定義是“湍流是常在流體流過固體表面或者相同流體分層流動中出現(xiàn)的一種不規(guī)則的流動”莱预。
欣策（J．O．Hinze）在他的著作“Turbulence”一書中則認為湍流的更為確切的定義應(yīng)該是“湍流是流體運動的一種不規(guī)則的情形杖们。在湍流中各種流動的物理量隨時間和空間坐標(biāo)而呈現(xiàn)出隨機的變化，因而具有明確的統(tǒng)計平均值”列粪。同時态蒂，在這本書中還把泰勒和卡門對湍流所下定義中提到的兩種流動狀況給予專門名稱：“壁面湍流”表示流過固體壁面的湍流鸳址，“自由湍流”表示流動中沒有固體壁面限制的湍流流動疹瘦。
湍流流動是一種大雷諾數(shù)酣栈、非線性、三維非定常流動缨睡。它具有隨機性沛贪、擴散性、耗散性、有旋性疗涉、記憶特性和間歇現(xiàn)象等特點绽淘，運動極不規(guī)則伦意。
而雷諾數(shù)（Reynolds number）是一種可用來表征流體流動情況的無量綱數(shù)已骇。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動是層流或湍流鲤竹，也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力互订。?
例如在管流中规揪，雷諾數(shù)小于2300的流動是層流奕坟，雷諾數(shù)等于2300～4000為過渡狀態(tài)，雷諾數(shù)大于4000時的是湍流。?
“畫家華麗的筆觸直觀地運用了亮度的屬性桂塞，即對不同視覺點的相對明亮程度的辨識狂打。比起顏色變化，人眼睛對亮度的變化更加敏感。這意味著，我們對于明暗變化的反應(yīng)更加迅速。這也是為什么許多印象派畫家的作品在情感上更加動人，”達特茅斯大學(xué)物理學(xué)家馬塞洛·格萊澤（Marcelo Gleiser）寫道戚篙，“值得注意的是塑崖，梵高精神混亂時期的油畫表現(xiàn)出的明暗縮放聋呢，非常類似于漩渦的數(shù)學(xué)理論颅夺±耍”
然而冒冬，梵高只有在精神錯亂時期乐埠，才畫出過這樣的作品伤疙。在梵高的“理智”（我們找不到更貼切的用詞）時期瘟滨，他的作品從來沒有反映出這樣的漩渦迫像。
一個非常有趣的例子是梵高的油畫《割耳朵后的自畫像》注祖。科學(xué)雜志《自然》中提到：“梵高稱时捌，自己是在‘絕對冷靜’的狀態(tài)下畫出的這幅畫——是在割耳事件后拿诸，服用了藥用溴化鉀之后進行的創(chuàng)作《栊恚”
正如我們所見方库，這幅自畫像中返敬，煙斗上氤氳的云霧并沒有《星夜》中那樣的“湍流”。
畫家華麗的筆觸直觀地運用了亮度的屬性，即對不同視覺點的相對明亮程度的辨識
值得一提的是网严，上述梵高的自畫像遠沒有《星夜》著名割疾。誠然馋辈，這只是兩幅油畫，并不能說明什么载弄。但我們的大腦究竟會如何闡釋這兩幅作品侦副，以及我們對于《星夜》的集體偏好是否與它近乎完美地演繹了湍流有關(guān)译隘，確實是兩個非常有趣的問題固耘。如果只是以偏概全番枚，認為是精神混亂的狀態(tài)“使”梵高“解決了”一個復(fù)雜的物理問題，這顯然是不合適的洋丐。
娜塔莉亞·圣克萊爾（Natalya St. Clair）在Ted演講中表示：“在極度的痛苦中，梵高奇跡般地感知到了大自然最復(fù)雜的創(chuàng)造之一先朦。他獨特的靈魂糅合大自然最神秘的動態(tài)刺彩、流體與光線，創(chuàng)造出了一種不可言述的枝恋、熱烈的美创倔。”
不過焚碌，將看似無關(guān)的領(lǐng)域與水動漩渦關(guān)聯(lián)起來進行研究畦攘，梵高的藝術(shù)并非首例。就像何塞在論文中提到的十电，漩渦原理同樣還被“運用在外匯市場波動時序的研究中”知押。
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