رازهایی از نقاشی ونگوگ که به تازگی کشف شد

در فیزیک، تلاطم به حرکات شدید و ناگهانی در هوا یا آب مربوط می‌شود که معمولاً با گرداب‌ها و طوفان‌ها مشخص می‌شود. فیزیکدانان قرن‌ها برای توصیف ریاضی تلاطم تلاش کرده‌اند. این تلاش هنوز یکی از چالش‌های بزرگ فیزیکدانان باقی مانده در این زمینه است. یک فیزیکدان روسی به نام آندری کولموگروف در دهه ۱۹۴۰ زمانی که پیش‌بینی کرد یک ارتباط ریاضی (که اکنون به مقیاس کولموگروف معروف است) بین چگونگی نوسان سرعت یک جریان در طول زمان و سرعت از دست دادن انرژی به عنوان اصطکاک وجود دارد، پیشرفت قابل توجهی کرد. به این معنا که برخی از جریان‌های متلاطم آبشار‌های انرژی را نشان می‌دهند که به موجب آن گرداب‌های بزرگ بخشی از انرژی خود را به گرداب‌های کوچکتر منتقل می‌کنند.

گرداب‌های کوچک‌تر، به نوبه خود، بخشی از انرژی خود را به گرداب‌های کوچک‌تر منتقل می‌کنند و به همین ترتیب، الگوی مشابهی را در مقیاس‌های اندازه‌ای فضایی ایجاد می‌کنند. شواهد تجربی از آن زمان نشان داد که کولموگروف با پیش بینی خود به نکته مهمی پی برده بود. در سال ۲۰۱۹، دو دانشجوی فارغ التحصیل استرالیایی این نقاشی ونگوگ را به صورت ریاضی تجزیه و تحلیل کردند و بر اساس تصویر هابل در سال ۲۰۰۴ از گرداب‌های متلاطم ابر‌های غبارآلود که به دور یک ستاره فوق العاده حرکت می‌کنند، به این نتیجه رسیدند که این نقاشی دارای ویژگی‌های آشفته مشابهی با ابر‌های مولکولی (محل تولد ستارگان واقعی) است. آنها عکس‌های دیجیتالی از چندین نقاشی ونگوگ را بررسی کردند و میزان روشنایی بین هر دو پیکسل را اندازه گرفتند و احتمال اینکه دو پیکسل در یک فاصله معین درخشندگی یکسانی داشته باشند را محاسبه کردند.

آن‌ها شواهدی از چیزی بسیار نزدیک به مقیاس بندی کولموگروف، نه فقط در شب پر ستاره، بلکه در دو نقاشی دیگر از همان دوره زندگی ونگوگ یافتند: گندم زار با کلاغ‌ها و جاده‌ای با سرو و ستاره. هوانگ یک دانشمند دریایی است که با فیزیکدانان همکاری کرد تا الگو‌های متلاطم نهفته در شاهکار ونگوگ را از نزدیک ببیند. آنها بر روی مطالعه مقیاس‌های فضایی ۱۴ گرداب چرخشی اولیه در نقاشی تمرکز کردند و از روشنایی نسبی رنگ به عنوان آنالوگ برای انرژی جنبشی استفاده کردند. به طور خاص، آنها دقیقاً اندازه ضربه‌های قلموی معمولی را اندازه‌گیری کردند و سپس آن مقیاس‌ها را با آنچه توسط دینامیک سیالات پیش‌بینی می‌شود مقایسه کردند.

یافته‌های آن‌ها نتیجه‌گیری سال ۲۰۱۹ را تأیید کرد که نقاشی کلی با قانون کولموگروف مطابقت دارد. این تیم همچنین دریافتند که در مقیاس میکرو، خطوط رنگ با پدیده متفاوتی به نام پوسته پوسته شدن، که به نام ریاضیدان استرالیایی جورج باتچلور، متخصص در دینامیک سیالات، نامگذاری شده است، همخوانی دارد. این شبیه به قانون کولموگروف است، به جز اینکه به جای توصیف کوچک‌ترین مقیاس‌های تلاطم قبل از غالب شدن ویسکوزیته در یک سیستم، مقیاس‌بندی باتچلور مقیاس‌های کوچک‌ترین طول نوسانات را قبل از غالب شدن انتشار توصیف می‌کند. به گفته نویسندگان، یافتن هر دو نوع پوسته پوسته شدن در یک سیستم بسیار نادر است.

این شواهد بیشتری نشان می‌دهد که ون گوگ حس شهودی بسیار دقیقی از تلاطم داشت و او آن را به زیبایی در «شب پرستاره» به تصویر کشید. همچنین ممکن است پیامد‌هایی برای دینامیک سیالات وجود داشته باشد. اعتقاد بر این است که آشفتگی یکی از ویژگی‌های ذاتی جریان‌های رینولدز بالا است که تحت سلطه اینرسی است.