Ihmiset ovat visuaalisia olentoja. Kohteet, joita kutsumme "kauniiksi" tai "esteettiksi", ovat tärkeä osa ihmiskuntamme. Jopa vanhimmat tunnetut esimerkit kivi- ja luolataiteesta palvelivat pikemminkin esteettisiä kuin utilitaristisia rooleja. Vaikka estetiikkaa pidetään usein huonosti määriteltynä epämääräisenä laaduna, minun kaltaiset tutkimusryhmät käyttävät hienostuneita tekniikoita sen kvantifioimiseksi - ja sen vaikutusta tarkkailijaan.
Olemme havainneet, että esteettiset kuvat voivat saada aikaan hämmästyttäviä muutoksia kehossa, mukaan lukien radikaalit vähennykset tarkkailijan stressitasossa. Pelkästään työstressin arvioidaan maksavan amerikkalaisille yrityksille useita miljardeja dollareita vuodessa, joten estetiikan tutkimisesta on valtava potentiaalinen hyöty yhteiskunnalle.
Tutkijat avaavat juuri sen, mikä tekee tietyistä taideteoksista tai luonnollisista kohtauksista visuaalisesti houkuttelevia ja stressiä lieventäviä - ja yksi ratkaiseva tekijä on fraktaaliksi kutsuttujen toistuvien kuvioiden läsnäolo.
Ovatko fraktaalit avain siihen, miksi Pollockin teos kiehtoo? (AP Photo / LM Otero) Miellyttävät kuviot, taiteessa ja luonnossa
Estetiikan suhteen kuka on parempi tutkia kuin kuuluisat taiteilijat? He ovat loppujen lopuksi visuaalisia asiantuntijoita. Tutkimusryhmäni suhtautui tähän lähestymistapaan Jackson Pollockin kanssa, joka nousi modernin taiteen huipulle 1940-luvun lopulla kaatamalla maalia suoraan tölkistä vaakatason kankaisiin, jotka oli asetettu hänen studiolattiansa yli. Vaikka Pollock-tutkijoiden keskuudessa taistelut koskivat hänen roiskekuvioiden merkitystä, useat olivat yhtä mieltä siitä, että heillä oli orgaaninen, luonnollinen tunnelma.
Tieteellistä uteliaisuuttani herätti, kun sain tietää, että monet luonnon esineet ovat fraktaalisia, ja niissä on kuvioita, jotka toistuvat yhä hienommalla suurennuksella. Ajattele esimerkiksi puuta. Ensin näet isot oksat kasvaa rungosta. Sitten näet pienempiä versioita kasvaa kustakin suuresta haarasta. Kun zoomaat jatkuvasti, hienommat ja ohuemmat oksat ilmestyvät aina pienimpiin oksiin saakka. Muita esimerkkejä luonnon fraktaaleista ovat pilvet, joet, rannikot ja vuoret.
Vuonna 1999 ryhmäni käytti tietokonekuvioanalyysimenetelmiä osoittaakseen, että Pollockin maalaukset ovat yhtä fraktaalisia kuin luonnollisissa maisemissa havaitut kuviot. Siitä lähtien yli 10 eri ryhmää on suorittanut fraktaalianalyysin erilaisia muotoja hänen maalauksilleen. Pollockin kyky ilmaista luonnon fraktaalista estetiikkaa auttaa selittämään hänen teoksensa jatkuvan suosion.
Luonnon estetiikan vaikutus on yllättävän voimakas. Arkkitehdit havaitsivat 1980-luvulla, että potilaat toipuivat nopeammin leikkauksesta, kun heille annettiin sairaalan huoneita, joissa oli ikkunoita näköalalla luontoon. Sittemmin tehdyt muut tutkimukset ovat osoittaneet, että vain luonnollisten kohtausten kuvien katseleminen voi muuttaa tapaa, jolla ihmisen autonominen hermosto reagoi stressiin.
Ovatko fraktaalit salaisuus rauhoittaville luonnollisille kohtauksille? (Ronan, CC BY-NC-ND) Minulle tämä herättää saman kysymyksen, jonka kysyin Pollockilta: ovatko fraktaalit vastuussa? Yhteistyössä psykologien ja neurotieteilijöiden kanssa mittasimme ihmisten reaktioita luonnossa löydetyistä fraktaaleista (käyttämällä valokuvia luonnollisista kohtauksista), taiteesta (Pollockin maalaukset) ja matematiikasta (tietokoneella tuotetut kuvat) ja löysimme universaalin vaikutuksen, jonka me nimittäimme fraktaalin sujuvuudeksi.
Altistumalla luonnon fraktaalimaisemiin ihmisten visuaaliset järjestelmät ovat mukautuneet käsittelemään fraktaalit tehokkaasti helposti. Havaitsimme, että tämä sopeutuminen tapahtuu visuaalisen järjestelmän monissa vaiheissa silmämme liikkumisesta mihin aivoalueisiin aktivoituu. Tämä sujuvuus asettaa meidät mukavuusvyöhykkeelle, joten nautimme fraktaalien katselusta. Tärkeää on, että käytimme EEG: tä aivojen sähköisen aktiivisuuden ja ihon johtavuuden tekniikoiden tallentamiseen osoittaaksemme, että tähän esteettiseen kokemukseen liittyy stressin vähentäminen 60 prosentilla - yllättävän suuri vaikutus ei-lääketieteelliseen hoitoon. Tämä fysiologinen muutos jopa nopeuttaa leikkauksen jälkeistä palautumisnopeutta.
Taiteilijat intuitioivat fraktaalien vetovoimaa
Siksi ei ole yllättävää oppia, että visuaalisena asiantuntijana taiteilijat ovat upottaneet fraktaalikuvioita teokseensa vuosisatojen ajan ja monien kulttuurien kautta. Fraktaalit löytyvät esimerkiksi roomalaisista, egyptiläisistä, atsteekkien, inkanien ja mayojen teoksista. Viime aikojen suosikki esimerkkejäni fraktaalisesta taiteesta ovat da Vincin Turbulenssi (1500), Hokusai's Great Wave (1830), MC Escher's Circle -sarja (1950) ja tietysti Pollockin valamat maalaukset.
Vaikka fraktoalinen toisto on taiteessa yleistä, se edustaa taiteellista haastetta. Esimerkiksi monet ihmiset ovat yrittäneet väärentää Pollockin fraktaalia ja epäonnistuivat. Fraktaalianalyysimme on todellakin auttanut tunnistamaan vääriä pollokkeja korkean profiilin tapauksissa. Muiden uusimmat tutkimukset osoittavat, että fraktaalianalyysi voi auttaa erottamaan todellisen fake-pollocksista 93 prosentin onnistumisasteella.
Kuinka taiteilijat luovat fraktaalinsa, polttaa taiteessa käytävää keskustelua luonnosta ja vaalimisesta: Missä määrin estetiikka määräytyy taiteilijan biologiaan liittyvien automaattisten tajuttomien mekanismien sijaan heidän intellektuaalisten ja kulttuuristen huolenaiheidensa kanssa? Pollockin tapauksessa hänen fraktaalinen estetiikka johtui kiehtovasta sekoituksesta molempiin. Hänen fraktaalikuviot olivat peräisin hänen kehon liikkeistä (erityisesti automaattinen prosessi, joka liittyy fraktaalin tieteelliseen tasapainoon). Mutta hän vietti 10 vuotta hienostuneesti valutustekniikkaansa parantaakseen näiden fraktaalikuvioiden visuaalista monimutkaisuutta.
Rorschach-mustesuihkutesti perustuu siihen, mitä olet lukenut kuvaan. (Hermann Rorschach) Fraktaalin monimutkaisuus
Pollockin motivaatio jatkuvasti kasvattaa fraktaalikuvioidensa monimutkaisuutta ilmeni äskettäin, kun tutkin Rorschach-mustesuihkutulosten fraktaalisia ominaisuuksia. Nämä abstraktit blotit ovat kuuluisia, koska ihmiset näkevät niissä kuvitteelliset muodot (hahmot ja eläimet). Selitin tätä prosessia fraktaalin sujuvuusvaikutuksella, joka parantaa ihmisten kuvioiden tunnistusprosesseja. Matala monimutkaisuus fraktaalimustepisteiden ansiosta tämä prosessi käynnistyi-onnelliseksi, hämärtää tarkkailijoita näkemään kuvia, joita ei ole siellä.
Pollock ei pitänyt ajatuksesta, että hänen maalauksensa katsojat olisivat häirinneet sellaisista kuvitteellisista hahmoista, joita hän kutsui ”ylimääräiseksi rahtiksi”. Hän intuitiivisesti kasvatti teostensa monimutkaisuutta estääkseen tämän ilmiön.
Pollockin abstrakti ekspressionistinen kollega Willem De Kooning maalasi myös fraktaalit. Kun hänellä todettiin dementia, eräät taiteen tutkijat vaativat hänen eläkkeelle siirtymistään keskellä huolta siitä, että se vähentäisi hänen teoksensa ravitsemusosaa. Vaikka myöhemmät teokset ennustivat hänen maalauksensa heikkenemistä, hän antoi entisistä teoksistaan puuttuvan rauhan. Äskettäin hänen maalauksensa fraktaalisen monimutkaisuuden osoitettiin vähenevän tasaisesti, kun hän liukastui dementiaan. Tutkimuksessa keskityttiin seitsemään taiteilijaan, joilla on erilaiset neurologiset sairaudet, ja korostettiin mahdollisuuksia käyttää taideteoksia uudella välineenä näiden sairauksien tutkimiseen. Minulle inspiroivin viesti on, että taisteleessaan näitä tauteja taiteilijat voivat silti luoda kauniita teoksia.
Kun tunnistetaan, kuinka fraktaalien katselu vähentää stressiä, on mahdollista luoda verkkokalvon implantteja, jotka jäljittelevät mekanismia. (Nautiluksen kuva osoitteessa www.shutterstock.com) Päätutkimukseni on keskittynyt verkkokalvoimplanttien kehittämiseen, jotta vista voidaan palauttaa verkkokalvon sairauksien uhreille. Ensi silmäyksellä tämä tavoite näyttää kaukana Pollockin taiteesta. Hänen työnsä antoi minulle kuitenkin ensimmäisen vihjeen fraktaalin sujuvuudelle ja roolille, jota luonnon fraktaalit voivat pitää ihmisten stressitason pitämisessä kurissa. Varmistaaksesi, että bio-inspiroituneet implantit aiheuttavat saman stressin vähentymisen luonnon fraktaaleita tarkasteltaessa kuin normaalit silmät, ne jäljittelevät tiiviisti verkkokalvon mallia.
Kun aloitin Pollock-tutkimuksen, en koskaan kuvitellut, että siitä tulisi tietoa keinotekoisista silmämalleista. Tämä on kuitenkin tieteidenvälisten pyrkimysten voima - ajattelu "tyhjästä" johtaa odottamattomiin, mutta mahdollisesti vallankumouksellisiin ideoihin.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Richard Taylor, materiaalitieteiden instituutin johtaja ja fysiikan professori, Oregonin yliopisto
