Оказалось, что на разных масштабах полотна вихревые потоки ведут себя по-разному
Загрузка галереи
Физики проанализировали высококачественную цифровую версию «Звездной ночи» Винсента ван Гога и рассмотрели сразу несколько видов турбулентности: Ричардсона — Колмогорова на всей картине и Бэтчелора в масштабе отдельных вихрей. Новая работа ученых должна закончить спор о характере движения потоков на полотне нидерландского художника. Своими результатами исследователи поделились в журнале Physics of Fluids.
Закрученные структуры турбулентных потоков вдохновили многих художников на написание картин. Например, «Большая волна в Канагаве» Кацусики Хокусая, рисунки воды Леонардо да Винчи, которые не раз исследовали гидродинамики, и произведения Винсента ван Гога.
При этом физики до сих пор не разрешили спор о том, какой теории турбулентности следуют закрученные структуры на картине «Звездная ночь». Причиной был тот факт, что до сегодняшнего дня ученые изучили разные части картины и выдвинули несколько противоречащих друг другу гипотез о том, какой модели турбулентности соответствуют узоры ван Гога.
Ма Иньсян (Yinxiang Ma) из Сямэньского университета совместно с коллегами из Китая и Франции проанализировал «Звездную ночь» целиком, чтобы окончательно установить, каким закономерностям подчиняются завихрения на картине. Для этого ученые воспользовались цифровой копией картины высокого разрешения (30000 на 23756 пикселей при размере полотна 92,1 × 73,7 сантиметра, то есть 30 микрометров на пиксель). Отсканированную версию произведения искусства исследователи конвертировали в черно-белый формат, а затем вручную выделили вихри, удалив нерелевантные части пейзажа, и применили быстрое преобразование Фурье, чтобы получить спектральное распределение яркости всех частей картины.
Загрузка галереи
В процессе анализа спектра картины выяснилось, что с точностью 95 процентов вихри на полотне подчиняются каскадной картине турбулентности Ричардсона — Колмогорова. То есть расположение вихреобразных образований на всей картине напоминает механизм передачи энергии в реальных турбулентных потоках. Затем физики проанализировали структурную функцию второго порядка для яркости серой шкалы картины и сравнили с предсказаниями теории скалярной турбулентности Бэтчелора. Оказалось, что смесь льняного масла и каменного порошка, которые использовал ван Гог, обладает низким числом Рейнольдса с доминирующей диффузией, что позволило художнику передать турбулентную структуру и на малых масштабах своей работы.
Авторы работы пришли к выводу, что Винсент ван Гог правдиво передал крупномасштабную структуру турбулентных потоков и специально использовал льняное масло с каменным порошком, чтобы сохранить физическую достоверность в масштабах отдельных вихрей.
Не только искусствоведы анализируют каждый штрих на полотнах мастеров. О том, как изотопы свинца указали исследователям на смену сырья в белилах картин голландских художников, мы писали ранее.
Приближает ли новый процессор Google безошибочные квантовые вычисления
9 декабря 2024 года ученые из группы квантового искусственного интеллекта компании Google официально представили новый квантовый компьютер Willow. Отличительных свойств у этого устройства из 105 сверхпроводящих кубитов, по мнению его создателей, два. Во-первых, авторы впечатлили всех числом, о котором до этого мало кто слышал. Их квантовому компьютеру удалось менее чем за пять минут выполнить тестовое вычисление, которое у лучших современных классических суперкомпьютеров заняло бы десять септиллионов лет. Это время — 1025 лет, то есть на 15 порядков больше возраста Вселенной. Во-вторых, создатели компьютера заявили, что в Willow с ростом числа кубитов «экспоненциально уменьшается количество ошибок». Этот результат должен, как считают исследователи Google, разрешить ключевую проблему в области квантовой коррекции ошибок, над которой ученые работали почти 30 лет.