< Return to Video

梵高《星夜》背后的数学秘密

  • 0:07 - 0:10
    人脑最神奇的功能之一
  • 0:10 - 0:14
    就是识别出模式并把其描述出来的能力。
  • 0:14 - 0:16
    流体动力学里湍流的概念
  • 0:16 - 0:20
    就是我们探求过的最艰深的模式之一。
  • 0:20 - 0:23
    德国物理学家维尔纳·海森伯格曾说，
  • 0:23 - 0:27
    “如果我碰到上帝，我会问他两个问题：
  • 0:27 - 0:30
    为什么创造相对论？为什么创造湍流？
  • 0:30 - 0:34
    我相信他会对前者有个解释。”
  • 0:34 - 0:38
    因为用数学去理解湍流太困难，
  • 0:38 - 0:42
    我们可以用艺术来描绘它的样子。
  • 0:42 - 0:46
    1899年6月，文森特·梵高
  • 0:46 - 0:50
    在他位于普罗旺斯圣雷米的圣保罗疗养院的房间里，
  • 0:50 - 0:54
    透过窗户画下了日出前的景象。
  • 0:54 - 0:57
    在一次精神病发作中，他自残耳朵，
  • 0:57 - 0:59
    之后便自愿进入疗养院。
  • 0:59 - 1:01
    在《星夜》中，他旋转的画笔
  • 1:01 - 1:08
    创造了一个满是旋转的星云的夜空。
  • 1:08 - 1:13
    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。
  • 1:13 - 1:15
    他们好似能捕捉光线的动感，
  • 1:15 - 1:18
    比如通过波光粼粼的水面表现光的跃动，
  • 1:18 - 1:23
    又如在《星夜》里用深蓝夜空中乳白色的波动
  • 1:23 - 1:25
    来表现星星的闪烁。
  • 1:25 - 1:27
    这种效果源于亮度的不同，
  • 1:27 - 1:31
    即画布上不同颜色反光强度的不同。
  • 1:31 - 1:34
    我们视觉皮层中较初级的部分
  • 1:34 - 1:38
    能区分光强以及感知光的运动但不能感知颜色，
  • 1:38 - 1:41
    所以如果两个不同颜色的色块有相同的亮度，
  • 1:41 - 1:43
    就会被混在一起。
  • 1:43 - 1:45
    可是我们大脑中的灵长类部分
  • 1:45 - 1:49
    能把不同颜色区分开来。
  • 1:49 - 1:51
    当这两种功能同时发生，
  • 1:51 - 1:58
    印象派的画作便流光溢彩地闪烁、跳跃了起来。
  • 1:58 - 2:01
    梵高等印象派画家就是这样用犀利的笔触
  • 2:01 - 2:05
    捕捉了光的动感，
  • 2:05 - 2:08
    使得画作栩栩如生。
  • 2:08 - 2:11
    六十年后，俄国数学家安德雷·柯尔莫哥洛夫
  • 2:11 - 2:14
    推进了我们对湍流的数学理解。
  • 2:14 - 2:18
    他提出：长度为R的湍流的能量
  • 2:18 - 2:22
    与R的三分之五次幂成正比。
  • 2:22 - 2:24
    实验测量显示柯尔莫哥洛夫的结果
  • 2:24 - 2:28
    与湍流的实际运动规律极其近似。
  • 2:28 - 2:30
    然而，物理学界至今也未能
  • 2:30 - 2:33
    完全地描述湍流。
  • 2:33 - 2:38
    湍流是在不同能级上是自相似的，
  • 2:38 - 2:41
    也就是说，大的涡流会把能量传给小的涡流，
  • 2:41 - 2:44
    后者只是前者的缩小版。
  • 2:44 - 2:48
    这样的例子包括：木星的大红斑、
  • 2:48 - 2:51
    云的形成以及星际尘埃。
  • 2:51 - 2:55
    2004年，通过哈勃太空望远镜
  • 2:55 - 3:00
    科学家观测到一颗遥远恒星周围的气体和尘埃云。
  • 3:00 - 3:04
    这让他们想到了梵高的《星夜》。
  • 3:04 - 3:07
    受到启发的墨西哥、西班牙和英国科学家们
  • 3:07 - 3:11
    决定详细地研究梵高画作中的亮度。
  • 3:11 - 3:16
    他们发现：梵高的许多画作中都隐藏着
  • 3:16 - 3:21
    显著的与柯氏方程相近的湍流结构的模式。
  • 3:21 - 3:23
    研究者们把画作数字化，
  • 3:23 - 3:27
    然后测量不同像素间的亮度差异。
  • 3:27 - 3:30
    从反应像素分离的曲线中
  • 3:30 - 3:34
    他们得出结论：梵高精神焦虑时期的画作中
  • 3:34 - 3:38
    表现出了与湍流极其相似的特性。
  • 3:38 - 3:42
    他病情较稳定时期的那副拿着烟斗的自画像
  • 3:42 - 3:44
    则并未出现类似现象。
  • 3:44 - 3:50
    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，
  • 3:50 - 3:52
    比如蒙克的《尖叫》。
  • 3:52 - 3:55
    虽然我们不能就这样说
  • 3:55 - 3:57
    梵高具有描绘湍流的天赋。
  • 3:57 - 4:02
    但是有一个美丽的事实同样难以解释清楚：
  • 4:02 - 4:04
    在极度的痛苦中，
  • 4:04 - 4:08
    梵高不可思议地认识并表现出
  • 4:08 - 4:10
    一种在人类之前就已出现的
  • 4:10 - 4:14
    极其深奥的概念，
  • 4:14 - 4:16
    并用他独特的想象力
  • 4:16 - 4:18
    去感受流光动影的终极秘密。
Title:
梵高《星夜》背后的数学秘密
Speaker:
Natalya St. Clair
Description:

物理学家维尔纳·海森堡曾说：“如果我见到上帝，我要问他两个问题：为什么创造相对论？为什么创造湍流？我相信他对前者有个解释。“因为用数学去解释湍流很困难，所以我们可以用艺术描绘它的样子。娜塔莉亚·圣克莱将告诉我们梵高是如何在他的作品里捕捉这光影流动的奥秘。
授课——娜塔莉亚·圣克莱，动画制作——阿维·奥佛。
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:39

Chinese, Simplified subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.