Hvorfor fraktmønster i natur og kunst er stressreduksjon

En fern gjentar mønsteret i ulike skalaer. Michael , CC BY-NC

Mennesker er visuelle skapninger. Objekter vi kaller "vakker" eller "estetisk" er en avgjørende del av vår menneskehet. Selv de eldste kjente eksemplene på rock og hule kunst servert estetisk heller enn utilitaristiske roller. Selv om estetikk ofte betraktes som en dårlig definert vag kvalitet, Forskningsgrupper som min bruker sofistikerte teknikker for å kvantifisere den - og dens innvirkning på observatøren. Den Conversation

Vi finner at estetiske bilder kan forårsake svimlende endringer i kroppen, inkludert radikale reduksjoner i observatørens stressnivåer. Arbeidsstress alene er anslått å koste amerikanske bedrifter mange milliarder dollar årlig, så å studere estetikk har en stor potensiell fordel for samfunnet.

Forskere er oppslukt akkurat hva som gjør bestemte kunstverk eller naturbilder visuelt tiltalende og stressavlastende - og en avgjørende faktor er tilstedeværelsen av de repeterende mønstrene som kalles fraktaler.

Behagelige mønstre, i kunst og i naturen

Når det gjelder estetikk, hvem er det bedre å studere enn kjente artister? De er jo de visuelle eksperter. Min forskningsgruppe tok denne tilnærmingen med Jackson Pollock, som steg til toppen av moderne kunst i slutten av 1940-tallet ved å hente maling direkte fra en boks på horisontale lerruter som ligger over hans studiogulv. Selv om kampene raste blant Pollock-lærde om betydningen av hans splatterte mønstre, var mange enige om at de hadde en organisk, naturlig følelse for dem.


innerself abonnere grafikk


Min vitenskapelige nysgjerrighet ble rørt da jeg lærte det Mange av naturens gjenstander er fraktale, med mønstre som gjentar ved stadig bedre forstørrelser. For eksempel tenk på et tre. Først ser du de store grenene vokser ut av kofferten. Da ser du mindre versjoner som vokser ut av hver stor gren. Når du fortsetter å zoome inn, vises finere og finere grener helt ned til de minste kvistene. Andre eksempler på naturens fraktaler inkluderer skyer, elver, kystlinjer og fjell.

I 1999 brukte min gruppe datamønsteranalyseteknikker for å vise det Pollocks malerier er like fraktale som mønstre funnet i naturen. Siden da, mer enn 10 forskjellige grupper har utført ulike former for fraktalanalyse på hans malerier. Pollocks evne til å uttrykke naturens fraktalestetikk bidrar til å forklare den vedvarende populariteten til hans arbeid.

Virkningen av naturens estetikk er overraskende kraftig. I 1980s fant arkitekter at pasientene gjenoppsto raskere fra kirurgi når de ble gitt sykehus rom med vinduer ser ut på naturen. Andre studier siden da har vist at bare å se på bilder av naturlige scener kan forandre måten en persons autonome nervesystem reagerer på stress.

fraktaler2 4 1Er fraktaler hemmeligheten til noen beroligende naturtyper? Ronan, CC BY-NC-ND

For meg reiser dette det samme spørsmålet jeg hadde spurt om Pollock: Er fraktaler ansvarlige? Samarbeide med psykologer og nevrologer, Vi måler folks svar på fraktaler funnet i naturen (bruk av bilder av naturtyper), kunst (Pollocks malerier) og matematikk (datamaskingenererte bilder) og oppdaget en universell effekt vi merket "fraktal flyt».

Gjennom eksponering for naturens fraktal natur har folks visuelle systemer tilpasset seg å effektivt behandle fraktaler med letthet. Vi fant at denne tilpasningen skjer i mange stadier av det visuelle systemet, fra hvordan øynene våre beveger seg til hvilke områder av hjernen som blir aktivert. Denne flytigheten setter oss i en komfortsone, og vi gleder oss til å se fraktaler. avgjørende, vi brukte EEG å registrere hjernens elektriske aktivitet og hudledeteknikker for å vise at denne estetiske opplevelsen er ledsaget av spenningsreduksjon av 60-prosent - en overraskende stor effekt for en ikke-medisinsk behandling. Denne fysiologiske endringen akselererer til og med post-kirurgisk utvinningsgrad.

Kunstnere innrømmer fraktals appell

Det er derfor ikke overraskende å lære at kunstnere, som visuelle eksperter, har lagt inn fraktalmønstre i sine verk gjennom århundrene og over mange kulturer. Fractals kan bli funnet, for eksempel i romersk, egyptisk, aztec, inkan og mayan verk. Mine favoritteksempler på fraktal kunst fra nyere tid inkluderer da Vinci er turbulens (1500) Hokusai's Great Wave (1830) MC Escher sirkelserie (1950s) og, selvfølgelig, Pollock har høstet malerier.

Selv om det er utbredt i kunst, representerer fraktalrepetisjonen av mønstre en kunstnerisk utfordring. For eksempel har mange forsøkt å falle Pollocks fraktaler og mislyktes. Faktisk har vår fraktalanalyse hjalp med å identifisere falske Pollocks i høyprofilerte tilfeller. Nylige studier av andre viser at fraktalanalyse kan Hjelp å skille mellom virkelige fra falske Pollocks med en suksessrate på 93 prosent.

Hvordan kunstnere oppretter sine fraktaler brenner natur-versus-nurture debatten i kunsten: I hvilken grad er estetikk bestemt av automatiske ubevisste mekanismer iboende kunstnerens biologi, i motsetning til deres intellektuelle og kulturelle bekymringer? I Pollocks tilfelle resulterte hans fraktalestetikk fra en spennende blanding av begge. Hans fraktale mønstre stammer fra hans kroppsbevegelser (spesielt en automatisk prosess relatert til balanse kjent for å være fraktal). Men han tilbrakte 10 år med bevisst raffinering av sin pouring teknikk for å øke den visuelle kompleksiteten av disse fraktal mønstre.

Fractal kompleksitet

Pollocks motivasjon for kontinuerlig å øke kompleksiteten til hans fraktalmønstre ble tydelig nylig da jeg studerte fraktal egenskaper av Rorschach inkblots. Disse abstrakte blottene er berømte fordi folk ser imaginære former (figurer og dyr) i dem. Jeg forklarte denne prosessen med hensyn til fraktal flyt effekten, som forbedrer folks mønstergenkjenningsprosesser. Den lave kompleksiteten fraktal inkblots gjorde denne prosessen utløser-glade, lurende observatører til å se bilder som ikke er der.

Pollock mislikte ideen om at seerne på hans malerier ble distrahert av slike imaginære figurer, som han kalte "ekstra last". Han økte intuitivt kompleksiteten i hans verk for å forhindre dette fenomenet.

Pollocks abstrakte ekspresjonistiske kollega, Willem De Kooning, også malt fraktaler. Da han ble diagnostisert med demens, kalte noen kunstforskere for sin pensjonering blant bekymringer at det ville redusere nurture-komponenten i hans arbeid. Likevel, selv om de forutså en forverring i hans malerier, hans senere fungerer formidlet en fredfylthet mangler fra sine tidligere stykker. Nylig ble den fraktale kompleksiteten til hans malerier vist til slippe jevnt som han smutte seg i demens. Studien fokuserte på syv artister med forskjellige nevrologiske forhold og fremhevet potensialet for å bruke kunstverk som et nytt verktøy for å studere disse sykdommene. For meg er den mest inspirerende meldingen at når man bekjemper disse sykdommene, kan kunstnere fremdeles skape vakre kunstverk.

Min hovedforskning fokuserer på utvikle retinalimplantater for å gjenopprette synet til ofre for retinale sykdommer. Ved første øyekast synes dette målet langt fra Pollocks kunst. Likevel var det hans arbeid som ga meg det første ledetråd til fraktal flyt og rollen som naturens fraktaler kan spille for å holde folkes stressnivåer i sjakk. Til sørg for at mine bio-inspirerte implantater induserer den samme spenningsreduksjonen når man ser på naturens fraktaler som vanlige øyne gjør de nøyaktig etterligning av netthinnenes design.

Da jeg startet Pollock-undersøkelsen, hadde jeg aldri forestilt meg det ville informere kunstig øye-design. Dette er imidlertid kraften i tverrfaglige tiltak - tenkning "ut av boksen" fører til uventede, men potensielt revolusjonerende ideer.

Om forfatteren

Richard Taylor, direktør for Materials Science Institute og professor i fysikk, University of Oregon

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon