De ce modelele fractale în natură și artă reduc stresul

O ferigă își repetă modelul la diferite scări. Michael , CC BY-NC

Oamenii sunt creaturi vizuale. Obiectele pe care le numim „frumoase” sau „estetice” sunt o parte crucială a umanității noastre. Chiar și cele mai vechi exemple cunoscute de arta rupestre și rupestre au servit esteticului mai degrabă decât roluri utilitare. Deși estetica este adesea privită ca o calitate vagă prost definită, grupuri de cercetare ca a mea folosesc tehnici sofisticate pentru a-l cuantifica – și impactul acestuia asupra observatorului. Conversaţie

Constatăm că imaginile estetice pot induce schimbări uluitoare ale corpului, inclusiv reduceri radicale ale nivelului de stres al observatorului. Se estimează că doar stresul la locul de muncă costă afacerile americane multe miliarde de dolari anual, deci studiul esteticii deține un beneficiu potențial imens pentru societate.

Cercetătorii descurcă exact ceea ce face ca anumite opere de artă sau scene naturale să fie atrăgătoare vizual și să elibereze stresul - și un factor crucial este prezența modelelor repetitive numite fractali.

Modele plăcute, în artă și în natură

Când vine vorba de estetică, cine mai bine să studieze decât artiști celebri? La urma urmei, ei sunt experții vizuali. Grupul meu de cercetare a adoptat această abordare cu Jackson Pollock, care a ajuns la apogeul artei moderne la sfârșitul anilor 1940, turnând vopsea direct dintr-o cutie pe pânze orizontale așezate pe podeaua studioului său. Deși au avut loc bătălii printre oamenii de știință Pollock cu privire la semnificația tiparelor sale împrăștiate, mulți au fost de acord că au o senzație organică, naturală.


innerself abonare grafică


Curiozitatea mea științifică a fost trezită când am aflat asta multe dintre obiectele naturii sunt fractale, prezentând modele care se repetă la măriri din ce în ce mai fine. De exemplu, gândiți-vă la un copac. Mai întâi vezi ramurile mari crescând din trunchi. Apoi vezi versiuni mai mici crescând din fiecare ramură mare. Pe măsură ce continuați să măriți, apar ramuri din ce în ce mai fine, până la cele mai mici crenguțe. Alte exemple de fractali ai naturii includ norii, râurile, coastele și munții.

În 1999, grupul meu a folosit tehnici computerizate de analiză a modelelor pentru a demonstra asta Picturile lui Pollock sunt la fel de fractale ca modele găsite în peisajele naturale. De atunci, mai mult de 10 diferite grupuri au efectuat diverse forme de analiză fractală pe tablourile sale. Capacitatea lui Pollock de a exprima estetica fractală a naturii ajută la explicarea popularității de durată a operei sale.

Impactul esteticii naturii este surprinzător de puternic. În anii 1980, arhitecții au descoperit că pacienții s-au recuperat mai repede după intervenții chirurgicale atunci când i-au fost administrate camere de spital cu ferestre cu vedere la natură. Alte studii de atunci au demonstrat că doar privirea la imagini ale scenelor naturale poate schimba modul în care sistemul nervos autonom al unei persoane răspunde la stres.

fractali2 4 1Sunt fractalii secretul unor scene naturale liniștitoare? Ronan, CC BY-NC-ND

Pentru mine, acest lucru ridică aceeași întrebare pe care i-am pus-o lui Pollock: sunt fractalii responsabili? Colaborând cu psihologi și neurologi, am măsurat răspunsurile oamenilor la fractali găsit în natură (folosind fotografii cu scene naturale), artă (picturile lui Pollock) și matematică (imagini generate de computer) și am descoperit un efect universal pe care l-am etichetat „fluență fractală. "

Prin expunerea la peisajul fractal al naturii, sistemele vizuale ale oamenilor s-au adaptat pentru a procesa eficient fractalii cu ușurință. Am descoperit că această adaptare are loc în multe etape ale sistemului vizual, de la modul în care ochii noștri se mișcă până la ce regiuni ale creierului sunt activate. Această fluență ne pune într-o zonă de confort și astfel ne face plăcere să privim fractalii. crucial, am folosit EEG să înregistreze activitatea electrică a creierului şi tehnici de conductanță a pielii pentru a arăta că această experiență estetică este însoțită de o reducere a stresului cu 60 la sută - un efect surprinzător de mare pentru un tratament nemedicinal. Această schimbare fiziologică chiar accelerează ratele de recuperare post-chirurgicală.

Artiștii intuiesc atractivitatea fractalilor

Prin urmare, nu este surprinzător să aflăm că, în calitate de experți vizuali, artiștii au încorporat modele fractale în lucrările lor de-a lungul secolelor și în multe culturi. Fractalii pot fi găsiți, de exemplu, în lucrări romane, egiptene, aztece, inca și mayașe. Exemplele mele preferate de artă fractală din vremuri mai recente includ Turbulența lui da Vinci (1500), Marele Val al lui Hokusai (1830), Seria Circle a lui MC Escher (anii ’1950) și, desigur, Picturile turnate ale lui Pollock.

Deși răspândită în artă, repetarea tiparelor fractale reprezintă o provocare artistică. De exemplu, mulți oameni au încercat să falsifice fractalii lui Pollock și au eșuat. Într-adevăr, analiza noastră fractală are a ajutat la identificarea Pollocks falși în cazuri de mare profil. Studii recente ale altora arată că analiza fractală poate ajuta la deosebirea Pollocks reali de cei falși cu o rată de succes de 93%.

Modul în care artiștii își creează fractalii alimentează dezbaterea natură-versus-nutriție în artă: în ce măsură estetica este determinată de mecanisme inconștiente automate inerente biologiei artistului, spre deosebire de preocupările lor intelectuale și culturale? În cazul lui Pollock, estetica sa fractală a rezultat dintr-un amestec intrigant al ambelor. Modelele sale fractale au provenit din mișcările corpului său (în special un proces automat legat de echilibru cunoscut a fi fractal). Dar și-a petrecut 10 ani perfecționându-și în mod conștient tehnica de turnare pentru a crește complexitatea vizuală a acestor modele fractale.

Complexitate fractală

Motivația lui Pollock pentru creșterea continuă a complexității tiparelor sale fractale a devenit evidentă recent când am studiat proprietățile fractale ale petelor de cerneală Rorschach. Aceste pete abstracte sunt renumite pentru că oamenii văd în ele forme imaginare (figuri și animale). Am explicat acest proces în termeni de efect de fluență fractală, care îmbunătățește procesele de recunoaștere a modelelor ale oamenilor. Petele de cerneală fractale de complexitate redusă au făcut ca acest proces să fie fericit, păcălindu-i pe observatori să vadă imagini care nu există.

Lui Pollock nu-i plăcea ideea că spectatorii picturilor sale erau distrași de astfel de figuri imaginare, pe care le numea „încărcătură suplimentară”. El a crescut intuitiv complexitatea lucrărilor sale pentru a preveni acest fenomen.

Colegul expresionist abstract al lui Pollock, Willem De Kooning, fractali pictați și. Când a fost diagnosticat cu demență, unii oameni de știință în artă au cerut pensionarea lui pe fondul îngrijorării că ar reduce componenta de nutrire a muncii sale. Cu toate acestea, deși au prezis o deteriorare a picturilor sale, ale lui lucrări ulterioare transmitea o liniște lipsind din piesele sale anterioare. Recent, a fost demonstrată complexitatea fractală a picturilor sale scădea constant în timp ce aluneca în demență. Studiul s-a concentrat pe șapte artiști cu diferite afecțiuni neurologice și a evidențiat potențialul utilizării operelor de artă ca un nou instrument pentru studierea acestor boli. Pentru mine, cel mai inspirator mesaj este că, atunci când se luptă cu aceste boli, artiștii pot crea în continuare opere de artă frumoase.

Cercetarea mea principală se concentrează pe dezvoltarea implanturilor retiniene pentru restabilirea vederii la victimele bolilor retinei. La prima vedere, acest obiectiv pare departe de arta lui Pollock. Cu toate acestea, munca lui a fost cea care mi-a oferit primul indiciu despre fluența fractalilor și rolul pe care fractalii naturii îl pot juca în menținerea sub control a nivelului de stres al oamenilor. La asigurați-vă că implanturile mele bio-inspirate induc aceeași reducere a stresului când se uită la fractalii naturii așa cum o fac ochii normali, ei imită îndeaproape designul retinei.

Când mi-am început cercetarea Pollock, nu mi-am imaginat niciodată că va informa designul ochilor artificiali. Totuși, aceasta este puterea eforturilor interdisciplinare – gândirea „din cutie” duce la idei neașteptate, dar potențial revoluționare.

Despre autor

Richard Taylor, director al Institutului de Știința Materialelor și profesor de fizică, Universitatea din Oregon

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon