- -
- 100%
- +
В любом фиксированном месте нашей экспериментальной камеры наблюдатель скорее увидел бы одно и то же периодически повторяющееся движение жидкости вместо непериодического и непредсказуемого распределения скоростей, которое порождается турбулентным потоком. Однако именно турбулентность делает перемешивание сливок в кофе с помощью ложки (система с относительно большим числом Рейнольдса) более легким, чем смешивание двух красок шпателем (система с малым числом Рейнольдса).
Турбулентный поток создает структуры, полностью отличающиеся от структур, создаваемых медленными вязкими потоками. Изображение, полученное К. Шринивасаном из Йельского университета, представляет собой компьютерную реконструкцию фотографии струи воды, впрыснутой через круглое сопло в неподвижную воду. Во впрыскиваемой воде была растворена флуоресцентная краска, и фотографирование проводилось при освещении лазерным лучом, направленным вдоль оси сопла. Интенсивность флуоресценции пропорциональна градиенту концентрации красителя в воде. При компьютерной реконструкции она была закодирована в цвете, который в зависимости от градиента концентрации меняется от темно-синего до красного. Такой турбулентный поток представляет собой наложение фрактальных структур и нескольких вихрей.
Хотя в этой статье намеренно не рассматривались наиболее эффективные для перемешивания потоки (турбулентные), есть основания полагать, что некоторые из представленных здесь идей были бы полезны при их изучении. Например, несколько развив подход к двумерным хаотическим потокам, можно получить изменение скорости движения жидкости в фиксированной точке. Однако очевидно, что много предстоит еще сделать, чтобы турбулентные потоки были бы изучены в такой же степени, как ламинарные, которые мы рассматривали в данном эксперименте.
Послесловие
Лишь недавно была построена установка, с помощью которой возможно проводить контролируемые эксперименты с трехмерными потоками. С процессом перемешивания медленных трехмерных потоков связано множество нерешенных фундаментальных проблем. И, к сожалению, интуитивный опыт, приобретенный в экспериментах с двумерными потоками, не всегда можно распространять на случай трех измерений.
Первый шаг далекого путешествия
Список задач о перемешивании отнюдь не исчерпывается примерами, рассмотренными в статье. Очень мало известно о процессе перемешивания вязко-эластичных жидкостей (таких, которые восстанавливают свою первоначальную форму после деформации). Это очень сложная задача. Известно только, что этот процесс играет определяющую роль при получении высокомолекулярных полимеров. В биотехнологии большое значение имеет смешивание нестабильных жидкостей, структура которых разрушается при высоких перепадах скоростей потока. Для геофизиков, изучающих перемешивание магмы в земной мантии, большой интерес представляет процесс смешивания вязких жидкостей при тепловой конвекции.
Несмотря на необыкновенную сложность процессов перемешивания, как в природных явлениях, так и в производственных процессах, есть надежда, что они будут изучены и эти знания будут плодотворно использоваться на химических предприятиях и в лабораториях. Кроме того, поскольку в относительно простых экспериментах может быть смоделировано хаотическое поведение, они помогли бы прояснить некоторые общие фундаментальные проблемы, касающиеся хаотических систем. Описанные в данной статье эксперименты – первый шаг в этом направлении. До сих пор лишь небольшая часть этих идей нашла применение. Остается еще много возможностей как для научных исследований, так и для использования их в различных технологиях.
Вывод
На примере вышеперечисленных исследований и экспериментов мы можем сделать несколько важных выводов. Явление перемешивания затрагивает большое количество сфер в окружающем нас мире; оно очень актуально. Многочисленные эксперименты привели к выводу, что из-за неподвластного контролю большого количества вероятных исходов элементарных событий подсчитать все варианты и объять данную систему распределения «потоковых» вероятностей невозможно. Выведенные уравнения затрагивают лишь малую часть всего пространства даже простых систем и являются весьма субъективными и малоприменимыми на практике. Поэтому предсказать последовательность создания художественного произведения в потоковой технике также невозможно.
Хоть стрим-арт и является направлением в сфере современного искусства, выясняется, что оно затрагивает не только композиционно-эстетические вопросы, а также ряд важных социальных и даже философских проблем. Начнем с того, что структурная фрактальность стрим-арта подтверждается экспериментом с компьютерным модулированием, во время которого выяснилось, что для того, чтобы подсчитать все варианты стечения самых простых потоковых реакций, понадобится более трехсот лет работы самых мощных машин. Вопрос подобности возникающих структур решается практической неповторимостью вариантов распределения краски на плоскости, однако есть метод «непринужденного» создания этих структур, который научные эксперименты не рассматривают. Таким образом, это и выявляет фрактальность стрим-арта. То есть при теоретическом представлении отсутствия границ формата эффект перемешивания оказывается бесконечно множественным. Также становится ясно, что до сих пор не сформулирован понятийный аппарат потоковых систем. Стрим-арт дает внятную терминологию основных реакций и эффектов. Это касается в основном элементарных, характерных приемов, имеющих стилистическую обособленность, но не математическую выверенность. То есть стрим-арт занимается исследовательской деятельностью в сфере художественно-композиционной дисциплины, которая, в отличие от чисто научной деятельности, затрагивает психологические и философские вопросы и имеет своей целью не только открытия в сфере компьютерного моделирования, но и работу с творческим потенциалом, направленную на открытие и реализацию художественных способностей.
Структура (анализ) стрим-арта
Слияние стилей в одном явлении.
Stream art предлагает новый подход к созданию художественных произведений. Он представляет собой синтез элементов некоторых направлений изобразительного искусства Европы и Азии: восточного символизма, повлиявшего на формирование законов композиции, абстрактного экспрессионизма, проявляющегося в процессе работы над произведением как «живопись действия», и концептуализма, когда идея по праву первородства провозглашается превыше своего физического выражения, своей формы. Рассмотрим подробнее влияние на стрим-арт каждого из направления по отдельности:
Восточный символизм
Под восточным символизмом в данном случае подразумеваются законы формирования композиции в ее пейзажном и фигуративном аспектах (расположение предмета (-ов) в пространстве формата), которые позаимствованы из ряда древнекитайских и японских трактатов. Пейзажная композиция стрим-арта основана на традиции китайских мастеров. Здесь стрим-арт основывается на трактатах, переведенных на английский язык Джорджом Роули и собранных в книге «Законы пейзажной живописи». Из этих трактатов он заимствует законы создания перспективы, например «чем легче тушь, тем дальше предмет», правило «одной руки», когда целое и частное подчиняются закону единого жанрового стиля, а главное – принцип гармонии расположения предметов в формате и их взаимодействия и др. Стрим-арт также заимствует некоторые технические приемы минимализма в создании объектов.
Предметная композиция стрим-арта базируется на японской традиции расположения предметов в формате. Это выражается, прежде всего, в искусстве компоновки элементов в картинной плоскости – автор должен доверять своей интуиции. Что касается формы самих предметов, то она символична. Под символизмом в данном случае следует понимать не конкретную систему символов, разработанную в японском искусстве, а минималистическую философию, главная идея которой – не реалистическое сходство, а выявление сути, стоящей за видимостью. Для достижения этой цели используются разные приемы, из которых стрим-арт заимствует некоторые. Например, правило «широкой кисти» (художники этого стиля стремятся передать не внешнее сходство предмета, а его внутреннюю сущность, свое эмоциональное, душевное восприятие предмета, в отличие от художников тщательной кисти, которым присуща тонкая и подробная графическая манера письма с тщательным прописыванием мелких деталей). Стрим-арт также задействует «открытую форму» предметов (несколько составных элементов образуют «единое целое», не соприкасаясь друг с другом). Такая форма необходима для подпитки воображения наблюдателя, поскольку однозначная закрытая форма притупляет восприятие и полет воображения, на котором и основывается стрим-арт.
Итак, стрим-арт мыслит не штампами и оптическими иллюзиями, а зрит в корень появления предметов. Все решают точность и непосредственность в передаче не того, как предмет выглядит, а самой его сущности, которая в действительности имеет гораздо больше отношения к истинному положению вещей, чем готовая оптическая иллюзия. Именно это рождает символический подход в изображении фигур и объектов.
Суминагаши
Древнеяпонская техника суминагаши схожа со стрим-артом принципом гравитирования (см. далее). И тот и другой вид искусства подразумевает управление потоками краски или в данном случае – туши, растекающимися по вращающейся плоскости. Однако метод суминагаши более динамичен благодаря свойствам материала – туши с водой. Их отличие в том, что техника суминагаши обладает крайней степенью результативной необратимости, материал не подразумевает исправление ошибок. Поэтому в процессе работы возникает много брака. Что касается стрим-арта, его техника в связи с более густой консистенцией краски позволяет художнику работать с одной и той же картиной на протяжении долгого времени, периодически корректируя изображение. Стрим-арт заимствует у суминагаши метод интуитивного нахождения композиционной целостности в турбулентных условиях. И, конечно, еще одна общая черта этих двух направлений – непредсказуемость окончательного результата.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
Примечания
1
[1] Мысль о Вселенных, представленных в виде сфер, при касании которых образуется Кривая, имеет своё объяснение и в науке, где, по одной из теорий строения Вселенной, она состоит из бесконечного количества касающихся друг друга сфер. Две зеркально отражающиеся Кривые образуют чашу – поэтому Стерлигов и называет свою идею «чашно-купольное строение Вселенной».
2
[2] Джулио М. Оттино – профессор химической технологии, доцент химии и технологии полимеров Массачусетского университета в Амхерсте. Окончил Национальный университет Ла-Плата в Аргентине и Миннесотский университет в США, где в 1979 году получил степень доктора философии. Проводимые Оттино исследования процесса перемешивания цветных материалов не ограничиваются лабораторией. Он сам рисует, его работы были представлены на персональной выставке в Аргентине. Недавно Оттино дописал книгу «The Kinematics of Mixing: Stretching, Chaosand Transport», которая будет издана издательством «Cambridge University Press». [3] Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina – «пластинка») – течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). Только в ламинарном режиме возможно получение точных решений уравнения движения жидкости (уравнений Навье – Стокса), например течение Пуазейля. Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Число, или, правильнее, критерий Рейно́льдса (Reкр) – безразмерная величина, характеризующая отношение нелинейного и диссипативного членов в уравнении Навье – Стокса. Число Рейнольдса также считается критерием подобия течения вязкой жидкости. Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса, которое, как принято считать, определяет переход от ламинарного течения к турбулентному. [4] Турбуле́нтность, устар. турбуле́нция (от лат. turbulentus – бурный, беспорядочный), турбуле́нтное тече́ние – явление, заключающееся в том, что при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии. Для расчета подобных течений были созданы различные модели турбулентности. Волны появляются случайно. То есть их размер и амплитуда меняется хаотически в некотором интервале. Они возникают чаще всего либо на границе, у стенки, и/или при разрушении или опрокидывании волны. Они могут образоваться на струях. Экспериментально ее можно наблюдать на конце струи пара из электрочайника. Турбулентность экспериментально открыта английским инженером Рейнольдсом в 1883 году при изучении течения несжимаемой жидкости (воды) в трубах.