Папоротник повторяет свой узор в разных масштабах. Майкл , CC BY-NC

Люди - это визуальные существа. Объекты, которые мы называем «красивыми» или «эстетическими», являются важной частью нашего человечества. Даже самые старые известные примеры скала и пещерное искусство служили эстетическими а не утилитарные роли. Хотя эстетика часто рассматривается как плохо определенное неопределенное качество, исследовательские группы, такие как мои используют сложные методы для количественной оценки - и его влияние на наблюдателя.

Мы находим, что эстетические образы могут вызывать ошеломляющие изменения в организме, в том числе радикальные сокращения уровней стресса наблюдателя, По оценкам, только стресс для стресса оценивается американскими компаниями много миллиардов долларов в год, поэтому изучение эстетики имеет огромную потенциальную выгоду для общества.

Исследователи распутывают то, что делает конкретные произведения искусства или естественные сцены визуально привлекательными и снимающими напряжение, и одним из важных факторов является наличие повторяющихся шаблонов, называемых фракталами.

Приятные образцы, в искусстве и в природе

Когда дело доходит до эстетики, кто лучше учится, чем знаменитые художники? В конце концов, это визуальные эксперты. Моя исследовательская группа придерживалась такого подхода Джексон Поллок, который поднялся на вершину современного искусства в конце 1940s, заливая краску непосредственно из банки на горизонтальные полотна, проложенные на его студийном этаже. Несмотря на то, что среди исследователей Поллока были связаны битвы с смыслом его забрызганных узоров, многие согласились, что у них есть естественное естественное чувство.

Мое научное любопытство пошевелилось, когда я узнал, что многие объекты природы являются фрактальными, показывающие шаблоны, которые повторяются при все более точных увеличениях. Например, подумайте о дереве. Сначала вы видите большие ветви, растущие из ствола. Затем вы видите более мелкие версии, растущие из каждой большой ветки. Когда вы продолжаете увеличивать масштаб, появляются более тонкие и тонкие ветки, вплоть до самых маленьких веток. Другие примеры фракталов природы включают облака, реки, береговые линии и горы.

В 1999 моя группа использовала методы анализа компьютерных моделей, чтобы показать, что Картины Поллока являются фракталами как образцы, найденные в естественных пейзажах. С тех пор больше 10 разные группы выполнили различные формы фрактального анализа на его картинах. Способность Поллока выражать фрактальную эстетику природы помогает объяснить постоянную популярность его работы.

Воздействие эстетики природы на удивление мощно. В 1980s архитекторы обнаружили, что пациенты быстрее восстанавливаются после операции больничные комнаты с окнами, смотрящими на природу, Другие исследования с тех пор продемонстрировали, что просто просмотр изображений естественных сцен может изменить способ вегетативной нервной системы человека реагирует на стресс.

Являются ли фракталы секретом для некоторых успокаивающих природных сцен? Ронан, CC BY-NC-ND

Для меня это поднимает тот же вопрос, который я задал из Поллока: ответственны ли фракталы? Сотрудничая с психологами и неврологами, мы измерили реакцию людей на фракталы (с использованием фотографий естественных сцен), искусства (картины Поллока) и математики (компьютерные изображения) и обнаружил универсальный эффект, который мы обозначили как "фрактальная беглость".

Благодаря воздействию фрактальных пейзажей природы зрительные системы людей адаптировались для эффективного анализа фракталов с легкостью. Мы обнаружили, что эта адаптация происходит на многих этапах визуальной системы, от того, как наши глаза перемещаются, в какие области мозга активируются. Эта беглость помещает нас в зону комфорта, и поэтому нам нравится смотреть на фракталы. Кардинально, мы использовали ЭЭГ для регистрации электрической активности мозга и методы проводимости кожи чтобы показать, что этот эстетический опыт сопровождается снижением стресса 60 процентов - удивительно большим эффектом для немедицинского лечения. Это физиологическое изменение даже ускоряет пост-хирургические показатели восстановления.

Художники интуитивно привлекают фракталы

Поэтому неудивительно, что художники в качестве визуальных экспертов встраивают в свои произведения фрактальные узоры на протяжении веков и во многих культурах. Фракталы можно найти, например, в романах, египетских, ацтекских, инковских и майянских произведениях. Мои любимые примеры фрактального искусства из более поздних времен включают Турбулентность да Винчи (1500) Великая волна Хокусай (1830) Серия MC Escher's Circle (1950) и, конечно же, Полосатые полочки.

Хотя распространенное в искусстве, фрактальное повторение паттернов представляет собой художественный вызов. Например, многие люди пытались подделать фракталы Поллока и потерпели неудачу. Действительно, наш фрактальный анализ помогли выявить поддельные полнокеры в громких случаях. Недавние исследования других показывают, что фрактальный анализ может помочь отличить реальный от поддельных Поллоков с коэффициентом успеха 93.

Как художники создают свои фракталы, подпитывают дискуссию о природе и борьбе с искусством: в какой мере эстетика определяется автоматическими бессознательными механизмами, присущими биологии художника, в отличие от их интеллектуальных и культурных проблем? В случае Поллока его фрактальная эстетика была результатом интригующей смеси обоих. Его фрактальные узоры возникли из его движений тела (в частности, автоматический процесс, связанный с балансом известный как фрактальный). Но он провел 10 лет, сознательно перерабатывая свою технологию заливки, чтобы увеличить визуальную сложность этих фрактальных узоров.

Фрактальная сложность

Мотивация Поллока для постоянного увеличения сложности его фрактальных моделей стала очевидной в последнее время, когда я изучил фрактальные свойства чернил Rorschach, Эти абстрактные пятна известны, потому что люди видят в них воображаемые формы (фигуры и животные). Я объяснил этот процесс с точки зрения эффекта фрактальной беглости, который усиливает процессы распознавания образов людей. Фрактальные чернила с низкой степенью сложности сделали этот процесс триггером - счастливыми, обманывающими наблюдателями, видя изображения, которых там нет.

Поллоку не нравилась идея, что зрители его картин были отвлечены такими воображаемыми фигурами, которые он назвал «лишним грузом». Он интуитивно увеличил сложность своих работ, чтобы предотвратить это явление.

Полнотекстовый коллега Поллока, Виллем Де Кунинг, также окрашенные фракталы. Когда ему поставили диагноз деменции, некоторые ученые-искусствоведы потребовали его ухода на пенсию на фоне опасений, что это уменьшит компонент его работы. Тем не менее, хотя они предсказывали ухудшение его картин, его позже работает передал мирность пропавших без вести с его предыдущих произведений. В последнее время фрактальная сложность его картин была показана неуклонно падают, когда он впал в слабоумие, Исследование было сосредоточено на семи художниках с различными неврологическими условиями и подчеркнуло возможность использования произведений искусства в качестве нового инструмента для изучения этих заболеваний. Для меня самое вдохновляющее послание состоит в том, что при борьбе с этими заболеваниями художники могут создавать красивые произведения искусства.

В моем основном исследовании основное внимание уделяется разработка имплантатов сетчатки для восстановления зрения жертвам заболеваний сетчатки. На первый взгляд, эта цель, кажется, далеко от искусства Поллока. Тем не менее, именно его работа дала мне первый ключ к фрактальной беглости и роли фракталов природы, которые могут играть в поддержании уровня стресса людей. к убедитесь, что мои биоиндустриальные имплантаты вызывают одинаковое снижение напряжения глядя на фракталы природы, как обычные глаза, они точно имитируют дизайн сетчатки.

Когда я начал исследование Pollock, я никогда не думал, что это будет способствовать искусственным проектам глаз. Это, однако, сила междисциплинарных усилий - мышление «из коробки» приводит к неожиданным, но потенциально революционным идеям.

Об авторе

Ричард Тейлор, директор Института материаловедения и профессор физики, Университет штата Орегон

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon