WEBVTT

00:00:07.040 --> 00:00:10.023
人脑最神奇的功能之一

00:00:10.023 --> 00:00:13.675
就是识别出模式并把其描述出来的能力。

00:00:13.675 --> 00:00:16.151
流体动力学里湍流的概念

00:00:16.180 --> 00:00:20.129
就是我们探求过的最艰深的模式之一。

00:00:20.139 --> 00:00:22.788
德国物理学家维尔纳·海森伯格曾说，

00:00:22.788 --> 00:00:26.780
“如果我碰到上帝，我会问他两个问题：

00:00:27.423 --> 00:00:30.400
为什么创造相对论？为什么创造湍流？

00:00:30.410 --> 00:00:34.312
我相信他会对前者有个解释。”

NOTE Paragraph

00:00:34.312 --> 00:00:38.304
因为用数学去理解湍流太困难，

00:00:38.304 --> 00:00:42.194
我们可以用艺术来描绘它的样子。

00:00:42.194 --> 00:00:46.038
1899年6月，文森特·梵高

00:00:46.038 --> 00:00:50.209
在他位于普罗旺斯圣雷米的圣保罗疗养院的房间里，

00:00:50.209 --> 00:00:53.588
透过窗户画下了日出前的景象。

00:00:53.588 --> 00:00:56.840
在一次精神病发作中，他自残耳朵，

00:00:56.840 --> 00:00:59.312
之后便自愿进入疗养院。

00:00:59.312 --> 00:01:01.136
在《星夜》中，他旋转的画笔

00:01:01.136 --> 00:01:07.827
创造了一个满是旋转的星云的夜空。

00:01:07.827 --> 00:01:12.858
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。

00:01:12.858 --> 00:01:14.872
他们好似能捕捉光线的动感，

00:01:14.872 --> 00:01:17.860
比如通过波光粼粼的水面表现光的跃动，

00:01:17.860 --> 00:01:22.630
又如在《星夜》里用深蓝夜空中乳白色的波动

00:01:22.630 --> 00:01:24.844
来表现星星的闪烁。

00:01:24.844 --> 00:01:27.415
这种效果源于亮度的不同，

00:01:27.415 --> 00:01:31.104
即画布上不同颜色反光强度的不同。

00:01:31.104 --> 00:01:33.632
我们视觉皮层中较初级的部分

00:01:33.632 --> 00:01:37.578
能区分光强以及感知光的运动但不能感知颜色，

00:01:37.578 --> 00:01:40.627
所以如果两个不同颜色的色块有相同的亮度，

00:01:40.627 --> 00:01:42.973
就会被混在一起。

00:01:42.973 --> 00:01:45.352
可是我们大脑中的灵长类部分

00:01:45.352 --> 00:01:48.506
能把不同颜色区分开来。

00:01:48.506 --> 00:01:51.457
当这两种功能同时发生，

00:01:51.457 --> 00:01:57.898
印象派的画作便流光溢彩地闪烁、跳跃了起来。

00:01:57.898 --> 00:02:01.489
梵高等印象派画家就是这样用犀利的笔触

00:02:01.489 --> 00:02:05.163
捕捉了光的动感，

00:02:05.163 --> 00:02:07.533
使得画作栩栩如生。

NOTE Paragraph

00:02:07.533 --> 00:02:11.206
六十年后，俄国数学家安德雷·柯尔莫哥洛夫

00:02:11.206 --> 00:02:13.787
推进了我们对湍流的数学理解。

00:02:13.787 --> 00:02:18.157
他提出：长度为R的湍流的能量

00:02:18.157 --> 00:02:22.491
与R的三分之五次幂成正比。

00:02:22.491 --> 00:02:24.414
实验测量显示柯尔莫哥洛夫的结果

00:02:24.414 --> 00:02:27.804
与湍流的实际运动规律极其近似。

00:02:27.804 --> 00:02:30.441
然而，物理学界至今也未能

00:02:30.441 --> 00:02:33.304
完全地描述湍流。

00:02:33.304 --> 00:02:37.515
湍流是在不同能级上是自相似的，

00:02:37.515 --> 00:02:41.123
也就是说，大的涡流会把能量传给小的涡流，

00:02:41.123 --> 00:02:43.941
后者只是前者的缩小版。

00:02:43.941 --> 00:02:47.504
这样的例子包括：木星的大红斑、

00:02:47.504 --> 00:02:51.408
云的形成以及星际尘埃。

NOTE Paragraph

00:02:51.408 --> 00:02:54.909
2004年，通过哈勃太空望远镜

00:02:54.909 --> 00:03:00.171
科学家观测到一颗遥远恒星周围的气体和尘埃云。

00:03:00.171 --> 00:03:03.842
这让他们想到了梵高的《星夜》。

00:03:03.842 --> 00:03:07.193
受到启发的墨西哥、西班牙和英国科学家们

00:03:07.193 --> 00:03:11.387
决定详细地研究梵高画作中的亮度。

00:03:11.387 --> 00:03:15.700
他们发现：梵高的许多画作中都隐藏着

00:03:15.700 --> 00:03:20.801
显著的与柯氏方程相近的湍流结构的模式。

NOTE Paragraph

00:03:20.801 --> 00:03:23.224
研究者们把画作数字化，

00:03:23.224 --> 00:03:26.970
然后测量不同像素间的亮度差异。

00:03:26.970 --> 00:03:29.689
从反应像素分离的曲线中

00:03:29.689 --> 00:03:34.455
他们得出结论：梵高精神焦虑时期的画作中

00:03:34.455 --> 00:03:37.945
表现出了与湍流极其相似的特性。

00:03:37.945 --> 00:03:41.998
他病情较稳定时期的那副拿着烟斗的自画像

00:03:41.998 --> 00:03:44.488
则并未出现类似现象。

00:03:44.488 --> 00:03:49.595
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，

00:03:49.595 --> 00:03:51.648
比如蒙克的《尖叫》。

NOTE Paragraph

00:03:51.648 --> 00:03:54.696
虽然我们不能就这样说

00:03:54.696 --> 00:03:57.092
梵高具有描绘湍流的天赋。

00:03:57.092 --> 00:04:02.026
但是有一个美丽的事实同样难以解释清楚：

00:04:02.026 --> 00:04:04.477
在极度的痛苦中，

00:04:04.477 --> 00:04:07.931
梵高不可思议地认识并表现出

00:04:07.931 --> 00:04:10.360
一种在人类之前就已出现的

00:04:10.360 --> 00:04:13.621
极其深奥的概念，

00:04:13.621 --> 00:04:15.870
并用他独特的想象力

00:04:15.870 --> 00:04:18.119
去感受流光动影的终极秘密。