Хората са визуални създания. Обектите, които наричаме „красиви“ или „естетически“, са решаваща част от нашето човечество. Дори най-старите известни образци на скално и пещерно изкуство играеха естетически, а не утилитарни роли. Въпреки че естетиката често се разглежда като неточно определено неясно качество, изследователски групи като моята използват сложни техники за количественото й определяне и нейното въздействие върху наблюдателя.
Откриваме, че естетическите образи могат да предизвикат потресаващи промени в тялото, включително радикално намаляване на нивата на стрес на наблюдателя. Счита се, че самият стрес за работа струва на американския бизнес много милиарди долари годишно, така че изучаването на естетика носи огромна потенциална полза за обществото.
Изследователите разплитат точно това, което прави определени произведения на изкуството или природни сцени визуално привлекателни и освобождаващи стреса - и един от решаващите фактори е наличието на повтарящите се модели, наречени фрактали.
Фракталите са ключът към това, защо работата на Поллок пленява? (AP Photo / LM Otero) Приятни модели, в изкуството и в природата
Когато става въпрос за естетика, кой по-добре да учи от известните художници? В крайна сметка те са визуалните експерти. Моята изследователска група използва този подход с Джаксън Поллок, който се изкачи до върха на съвременното изкуство в края на 40-те години, като изсипва боя директно от консерва върху хоризонтални платна, положени върху пода на студиото му. Въпреки че битките избухват сред учени от Поллок по отношение на значението на изпръсканите му модели, мнозина се съгласиха, че имат органично, естествено усещане към тях.
Научното ми любопитство се разбуни, когато научих, че много от обектите на природата са фрактални, съдържащи модели, които се повтарят при все по-фини увеличения. Например, помислете за дърво. Първо виждате големите клони да растат от багажника. След това виждате по-малки версии, израстващи от всеки голям клон. Докато продължите да увеличавате, се появяват по-фини и фини клони, чак до най-малките клонки. Други примери за фракталите на природата включват облаци, реки, брегови линии и планини.
През 1999 г. моята група използва компютърни техники за анализ на модели, за да покаже, че картините на Поллок са толкова фрактални, колкото и моделите, открити в естествената природа. Оттогава повече от 10 различни групи са извършили различни форми на фрактален анализ върху неговите картини. Способността на Поллок да изразява фракталната естетика на природата помага да се обясни трайната популярност на неговото произведение.
Въздействието на естетиката на природата е изненадващо мощно. През 80-те години архитектите откриват, че пациентите се възстановяват по-бързо от операцията, когато им се предоставят болнични стаи с прозорци, гледащи към природата. Други изследвания оттогава доказват, че само разглеждането на снимки на природни сцени може да промени начина, по който автономната нервна система на човек реагира на стрес.
Фракталите са тайната на някои успокояващи природни сцени? (Ronan, CC BY-NC-ND) За мен това повдига същия въпрос, който зададох на Поллок: Отговорни ли са фракталите? Сътрудничейки си с психолози и невролози, ние измервахме реакциите на хората към фрактали, открити в природата (използвайки снимки на природни сцени), изкуство (картини на Поллок) и математика (изображения, генерирани от компютър), и открихме универсален ефект, който нарекохме „фрактална влажност“.
Чрез излагане на природни фрактални пейзажи, визуалните системи на хората са се приспособили да обработват ефективно фракталите с лекота. Установихме, че тази адаптация се случва на много етапи на зрителната система, от начина, по който очите ни се придвижват до кои области на мозъка да се активират. Тази плавност ни поставя в зона на комфорт и така ни е приятно да гледаме фрактали. Най-важното е, че използвахме ЕЕГ, за да запишем мозъчната електрическа активност и техниките на проводимост на кожата, за да покажем, че това естетическо преживяване е придружено от намаляване на стреса с 60 процента - изненадващо голям ефект за немедицинско лечение. Тази физиологична промяна дори ускорява степента на възстановяване след операция.
Художниците интуитизират привлекателността на фракталите
Следователно не е изненадващо да научим, че като визуални експерти, художниците са вграждали фрактални модели в своите творби през вековете и в много култури. Фракталите могат да бъдат намерени например в римски, египетски, ацтекски, инкански и маянски произведения. Любимите ми примери за фрактално изкуство от по-ново време включват турбуленцията на да Винчи (1500 г.), Голямата вълна на Хокусай (1830 г.), кръговата серия на MC Escher (1950 г.) и, разбира се, излятите картини на Поллок.
Макар че преобладава в изкуството, фракталното повторение на моделите представлява художествено предизвикателство. Например много хора се опитват да фалшифицират фракталите на Поллок и не успяха. В действителност, нашия фрактален анализ помогна да се идентифицират фалшиви Полкове при високопрофилни случаи. Последните проучвания на други хора показват, че фракталният анализ може да помогне да се разграничи истински от фалшиви полкове с 93 процента успеваемост.
Как художниците създават своите фрактали подхранват дебата между природата срещу възпитанието в изкуството: Доколко естетиката се определя от автоматичните несъзнателни механизми, присъщи на биологията на художника, за разлика от техните интелектуални и културни проблеми? В случая на Поллок неговата фрактална естетика е резултат от интригуваща смес от двете. Фракталните му модели произхождат от движенията на тялото му (по-специално автоматичен процес, свързан с баланса, известен като фрактален). Но той прекара 10 години съзнателно усъвършенствайки техниката си за изливане, за да увеличи визуалната сложност на тези фрактални модели.
Тестът с мастило Rorschach разчита на това, което четете в изображението. (Херман Роршах) Фрактална сложност
Мотивацията на Поллок за непрекъснато увеличаване на сложността на неговите фрактални модели стана очевидна наскоро, когато проучих фракталните свойства на мастилените блокове на Rorschach. Тези абстрактни петна са известни, защото хората виждат въображаеми форми (фигури и животни) в тях. Обясних този процес по отношение на ефекта на фракталната флуктуация, който засилва процесите на разпознаване на модели на хората. Фракталните мастилници с ниска сложност направиха този процес щастлив, заблуждавайки наблюдателите да видят изображения, които не са там.
Поллок не харесваше идеята, че зрителите на неговите картини са разсеяни от такива въображаеми фигури, които той нарече „допълнителен товар“. Той интуитивно увеличи сложността на своите произведения, за да предотврати това явление.
Колегата на абстрактния експресионист на Поллок, Вилем Де Кунинг, също рисува фрактали. Когато му беше поставена диагнозата деменция, някои учени по изкуство призоваха за неговото пенсиониране на фона на опасенията, че това ще намали възпитателния компонент на неговата работа. И въпреки че предсказаха влошаване на картините му, по-късните му творби предадоха спокойствие, липсващо на по-ранните му творби. Наскоро беше показано, че фракталната сложност на картините му намалява постоянно, докато той се изплъзва в деменция. Проучването се фокусира върху седем художници с различни неврологични състояния и подчерта потенциала за използване на произведения на изкуството като нов инструмент за изучаване на тези заболявания. За мен най-вдъхновяващото послание е, че когато се борят с тези заболявания, художниците все още могат да създават красиви произведения на изкуството.
Признаването на това как гледането на фрактали намалява стреса означава, че е възможно да се създадат ретинални импланти, които имитират механизма. (Изображение на Nautilus чрез www.shutterstock.com) Основното ми изследване се фокусира върху разработването на ретинални импланти за възстановяване на зрението при жертви на заболявания на ретината. На пръв поглед тази цел изглежда далеч от изкуството на Поллок. И все пак, именно неговата работа ми даде първата представа за фракталната владеене и ролята, която могат да играят природните фрактали, за да поддържа нивата на стрес на хората. За да съм сигурен, че моите био-вдъхновени импланти предизвикват същото намаляване на стреса, когато гледам фракталите на природата, както нормалните очи, те имитират отблизо дизайна на ретината.
Когато започнах моето изследване на Поллок, никога не съм предполагал, че ще информира изкуствените дизайни на очите. Това обаче е силата на интердисциплинарните начинания - мисленето „извън кутията“ води до неочаквани, но потенциално революционни идеи.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Ричард Тейлър, директор на Института по материалознание и професор по физика, Университета в Орегон
