旋渦還是湍流 梵高名畫里的數學

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藝術是大眾的也是個人的，因為任何一種藝術形式，在被萬眾欣賞的同時也彰顯著創作者的個人色彩。在繪畫領域，著名的畫家很多，他們的畫作即便受到年代、環境等因素的影響，仍形成了各自獨特的風格。梵高，便是其中最具魅力的畫家之一。

荷蘭畫家文森特·威廉·梵高是19世紀西方印象畫派的大師，也是表現主義繪畫的先驅。梵高受到印象派和後印象派運動啟發，激起了創作的熱情，他短暫的一生共創作出兩千餘幅作品。梵高，這位天才畫家的過早隕落讓人惋惜，但他留下的作品至今令人著迷。2018年6月3日，在山西省太原市，150名畫師共繪梵高著名油畫作品《星月夜》。《星月夜》是梵高於1889年創作的一幅油畫，也是梵高的代表作之一，現藏於紐約現代藝術博物館。正是這幅著名油畫告訴我們，梵高不僅是一位繪畫天才，也許還是一位數學大師。

在油畫《星月夜》中有一個個大大小小的旋渦，這種旋渦形狀在物理學中有一個專業術語——湍流。湍流是一種高度複雜的三維非穩態、帶旋轉的不規則流動。在湍流中流體的各種物理參數，如速度、壓力、溫度等都隨時間與空間發生隨機的變化。湍流涉及從微觀到宏觀多種不同類型的運動，內部外部的能量交換也非常複雜，被稱為「經典物理學最後的疑團」。

幾個世紀以來，科學家一直試圖用精確的數學模型來描述湍流現象，但卻難以繪製出湍流的完美模型。上世紀40年代，前蘇聯數學家柯爾莫哥洛夫提出了「柯爾莫哥洛夫微尺度」公式。藉助這個公式，物理學家可以預測流體任意兩點之間在速率和方向上的關係。然而近年來，科學家意外發現《星月夜》畫作中的光與影似乎顯露出「湍流」的真容。他們研究後驚訝地發現，梵高畫中的「湍流」竟然真的與描述湍流的數學公式「柯爾莫哥洛夫微尺度」相吻合。也就是說，梵高的《星月夜》畫作完美地可視化了這一渦流理論。

在生命的最後時光里，梵高創作了《星月夜》、《麥田上的烏鴉》等較為著名的畫作，在所有這些畫作中，都能找到湍流經典數學模型的影子。雖然有些理論家指出梵高在精神極不穩定的情況下才創作出了這些名作，但是無論如何，梵高都是一位具有繪畫、數學甚至物理天賦的奇才。

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