这幅著名的梵高画作展现了惊人的精确物理原理

由荷兰画家文森特·梵高于 1889 年创作，星夜是艺术界最引人入胜的作品之一。它不仅令人惊叹不已，而且翻腾的天空似乎暗示了人们对湍流物理学的详细理解。

现在，一项新的深入分析证实了这一点。梵高杰作中的笔触与地球大气的流体动力学相一致——甚至可能与更广阔的宇宙相一致。

“这幅画展现了对自然现象的深刻而直观的理解。”物理学家黄永祥说中国厦门大学。

“梵高对湍流的精确表现可能来自于对云和大气运动的研究，或者是对如何捕捉天空活力的天生感觉。”

虽然我们肉眼无法看到，但地球大气层是一团不断移动、变化、翻腾的流体。云层也许能揭示这种持续的活动，但要想深入了解大气湍流，通常需要使用仪器仔细绘制其原本不可见的运动。

当然，我们无法测量梵高在星夜。但由厦门大学物理学家马银祥领导的科学家团队所做的就是测量笔触，看看它们是否与先前的研究并判定画中展现的湍流与苏联数学家安德烈·柯尔莫哥洛夫（Andrey Kolmogorov）在20世纪40年代发表的理论一致。

“与之前只研究这幅画的一部分的研究不同，本研究遵循理查德森-柯尔莫哥洛夫的湍流级联图，只考虑了画中所有的漩涡/涡流。”研究人员在论文中写道。

“[我们的]结果表明，梵高对真实流动进行了非常仔细的观察，因此，不仅漩涡/涡流的大小星夜而且它们的相对距离和强度也遵循支配湍流的物理定律。”

研究人员利用该艺术作品的高分辨率数码照片，检查了画中描绘的 14 个天空漩涡中的笔触，将其作为大气湍流的示踪剂，类似于秋天漩涡中树叶的运动。

对于每一个笔触，他们都仔细检查了空间特性以及颜料的亮度，并将其与柯尔莫罗戈夫的湍流理论进行比较，该理论描述了能量如何不断从较大的漩涡流向较小的漩涡，然后消散。

他们发现，画中的漩涡满足柯尔莫哥洛夫湍流标度定律的要求，这也是之前的研究人员所发现的。

但通过分析笔触的最小尺度，研究小组发现这幅画也符合澳大利亚数学家乔治·巴彻勒在 1959 年定义的标量功率谱。他发现，湍流中的标量或缩放分量（即不同大小的涡流）应该显示与其大小相对应的功率谱。

先前的研究还发现，星夜也可以看到太空中的分子云那里是星星诞生的地方。新研究证实，艺术家对自然物理的直觉理解可能比我们意识到的还要深刻。

“文森特·梵高是最著名的后印象派画家之一，他对湍流有着非常仔细的观察：他不仅能够在画作中再现漩涡的大小，还能再现它们的相对距离和强度。”研究人员写道。

未来对湍流绘画的实验研究可以帮助我们了解艺术家如何捕捉湍流，不仅仅是在描绘天空时，而且在绘画本身的物理行为中。

该研究已发表于流体物理学。