Warum Fraktale Muster in der Natur und Kunst Stressreduktion sind

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Warum Fraktale Muster in der Natur und Kunst Stressreduktion sind

Ein Farn wiederholt sein Muster in verschiedenen Maßstäben. Michael , CC BY-NC

Menschen sind visuelle Kreaturen. Objekte, die wir "schön" oder "ästhetisch" nennen, sind ein entscheidender Teil unserer Menschlichkeit. Selbst die ältesten bekannten Beispiele von Fels- und Höhlenkunst diente der Ästhetik eher als utilitaristische Rollen. Obwohl Ästhetik oft als schlecht definierte vage Qualität angesehen wird, Forschungsgruppen wie meiner verwenden hochentwickelte Techniken, um es zu quantifizieren - und seine Auswirkungen auf den Beobachter. Das Gespräch

Wir stellen fest, dass ästhetische Bilder schwindelerregende Veränderungen des Körpers hervorrufen können, einschließlich radikale Reduktion der Stressbelastung des Beobachters. Job-Stress allein wird geschätzt, um amerikanische Unternehmen zu kosten viele Milliarden Dollar jährlichDas Studium der Ästhetik birgt also einen enormen potenziellen Nutzen für die Gesellschaft.

Forscher entwirren, was bestimmte Kunstwerke oder Naturszenen visuell ansprechend und stresslösend macht - und ein entscheidender Faktor ist das Vorhandensein der sich wiederholenden Muster, die Fraktale genannt werden.

Angenehme Muster, in der Kunst und in der Natur

Wenn es um Ästhetik geht, wer könnte besser studieren als berühmte Künstler? Sie sind schließlich die visuellen Experten. Meine Forschungsgruppe hat diesen Ansatz gewählt Jackson Pollock, der in den späten 1940s auf den Höhepunkt der modernen Kunst aufstieg, indem er Farbe direkt aus einer Dose auf horizontale Leinwände schüttete, die über seinen Studioboden gelegt wurden. Obwohl die Kämpfe zwischen Pollock-Gelehrten hinsichtlich der Bedeutung seiner bespritzten Muster wüteten, waren sich viele einig, dass sie ein organisches, natürliches Gefühl für sie hatten.

Meine wissenschaftliche Neugier war gerührt, als ich das erfuhr viele Objekte der Natur sind fraktalmit Mustern, die sich mit immer feineren Vergrößerungen wiederholen. Denken Sie zum Beispiel an einen Baum. Zuerst sehen Sie die großen Äste, die aus dem Stamm wachsen. Dann sehen Sie kleinere Versionen aus jedem großen Zweig. Wenn Sie weiter zoomen, erscheinen feinere und feinere Zweige, bis hin zu den kleinsten Zweigen. Andere Beispiele für Fraktale der Natur sind Wolken, Flüsse, Küsten und Berge.

In 1999 verwendete meine Gruppe computergestützte Analysetechniken, um das zu zeigen Pollocks Bilder sind wie Fraktale als Muster in natürlicher Landschaft gefunden. Seitdem mehr als 10 verschiedene Gruppen haben durchgeführt verschiedene Formen der fraktalen Analyse auf seinen Bildern. Pollocks Fähigkeit, die Fraktalästhetik der Natur auszudrücken, erklärt die anhaltende Popularität seiner Arbeit.

Die Wirkung der Ästhetik der Natur ist überraschend stark. In den 1980 fanden die Architekten heraus, dass Patienten sich nach der Operation schneller von der Operation erholten Krankenhauszimmer mit Fenstern mit Blick auf die Natur. Andere Studien haben seither gezeigt, dass das bloße Betrachten von Bildern natürlicher Szenen das autonome Nervensystem einer Person verändern kann reagiert auf Stress.

Fraktale2 4 1Sind Fraktale das Geheimnis einiger beruhigender Naturszenen? Ronan, CC BY-NC-ND

Das wirft für mich die gleiche Frage auf wie Pollock: Sind Fraktale verantwortlich? Zusammenarbeit mit Psychologen und Neurowissenschaftlern, Wir haben die Reaktionen der Menschen auf Fraktale gemessen in der Natur gefunden (mit Fotos von natürlichen Szenen), Kunst (Pollocks Bilder) und Mathematik (computergenerierte Bilder) und entdeckte einen universellen Effekt, den wir beschrifteten "fraktale fließend"

Durch die Exposition gegenüber der fraktalen Landschaft der Natur haben sich die visuellen Systeme der Menschen angepasst, um Fraktale effizient zu verarbeiten. Wir fanden heraus, dass diese Anpassung in vielen Stadien des visuellen Systems stattfindet, von der Art und Weise, wie sich unsere Augen bewegen, in welche Regionen des Gehirns aktiviert werden. Diese Geläufigkeit bringt uns in eine Komfortzone und so freuen wir uns auf Fraktale. Entscheidend ist, Wir haben EEG benutzt um die elektrische Aktivität des Gehirns aufzuzeichnen und Hautleitfähigkeitstechniken um zu zeigen, dass diese ästhetische Erfahrung von Stressreduktion von 60 Prozent begleitet wird - eine überraschend große Wirkung für eine nicht medikamentöse Behandlung. Diese physiologische Veränderung beschleunigt sich sogar postoperative Genesungsraten.

Künstler spüren den Reiz von Fraktalen

Es ist daher nicht verwunderlich zu erfahren, dass Künstler als visuelle Experten fraktale Muster in ihre Werke über Jahrhunderte und über viele Kulturen hinweg eingebettet haben. Fraktale finden sich beispielsweise in römischen, ägyptischen, aztekischen, inkaischen und Maya-Werken. Meine Lieblingsbeispiele für Fraktale Kunst aus jüngerer Zeit sind da Vincis Turbulenzen (1500) Hokusais große Welle (1830) MC Eschers Circle Series (1950s) und natürlich Pollocks gegossene Bilder.

Obwohl sie in der Kunst vorherrschen, ist die fraktale Wiederholung von Mustern eine künstlerische Herausforderung. Zum Beispiel haben viele Leute versucht, Pollocks Fraktale zu fälschen und sind gescheitert. In der Tat hat unsere fraktale Analyse half gefälschte Pollocks zu identifizieren in hochkarätigen Fällen. Neuere Studien von anderen zeigen, dass fraktale Analyse kann helfen Sie, echte von gefälschten Pollocks zu unterscheiden mit einer 93-Prozent-Erfolgsquote.

Wie Künstler ihre Fraktale schaffen, treibt die Natur-gegen-Nährstoff-Debatte in der Kunst voran: Inwieweit wird Ästhetik durch automatische unbewusste Mechanismen bestimmt, die der Biologie des Künstlers im Gegensatz zu ihren intellektuellen und kulturellen Anliegen innewohnen? In Pollocks Fall entstand seine fraktale Ästhetik aus einer faszinierenden Mischung aus beidem. Seine fraktalen Muster entstammen seinen Körperbewegungen (speziell a automatischer Prozess in Bezug auf das Gleichgewicht bekannt als Fraktal). Aber er verbrachte 10 Jahre damit, seine Gießtechnik bewusst zu verfeinern, um die visuelle Komplexität dieser fraktalen Muster zu erhöhen.

Fraktale Komplexität

Pollocks Motivation, die Komplexität seiner fraktalen Muster ständig zu erhöhen, wurde erst kürzlich deutlich, als ich die Fraktale Eigenschaften von Rorschach Tintenklecksen. Diese abstrakten Flecken sind berühmt, weil Menschen darin imaginäre Formen (Figuren und Tiere) sehen. Ich erklärte diesen Prozess in Bezug auf den fraktalen Flüssigkeitseffekt, der die Mustererkennungsprozesse der Menschen verbessert. Die fraktalen Inkblots mit geringer Komplexität haben diesen Prozess ausgelöst, indem sie blinde Beobachter dazu verleitet haben, Bilder zu sehen, die nicht da sind.

Pollock mochte nicht, dass die Betrachter seiner Bilder von solchen imaginären Figuren abgelenkt wurden, die er "Extraladung" nannte. Er erhöhte intuitiv die Komplexität seiner Werke, um dieses Phänomen zu verhindern.

Pollocks abstrakter expressionistischer Kollege, Willem De Kooningauch Fraktale gemalt. Als er mit Demenz diagnostiziert wurde, forderten einige Kunstwissenschaftler seinen Ruhestand in der Sorge, dass dies die Pflegekomponente seiner Arbeit reduzieren würde. Obwohl sie eine Verschlechterung seiner Bilder vorhergesagt haben, ist sein später funktioniert vermittelte eine Friedfertigkeit fehlt in seinen früheren Stücken. Kürzlich wurde die fraktale Komplexität seiner Bilder gezeigt stetig fallen, als er in Demenz glitt. Die Studie konzentrierte sich auf sieben Künstler mit unterschiedlichen neurologischen Bedingungen und hob das Potenzial der Verwendung von Kunstwerken als neues Werkzeug zur Erforschung dieser Krankheiten hervor. Für mich ist die inspirierendste Botschaft, dass Künstler bei der Bekämpfung dieser Krankheiten immer noch schöne Kunstwerke schaffen können.

Meine Forschungsschwerpunkte liegen auf Entwicklung von Netzimplantaten zur Wiederherstellung der Sehkraft für die Opfer von Netzhauterkrankungen. Auf den ersten Blick scheint dieses Ziel weit von Pollocks Kunst entfernt zu sein. Doch seine Arbeit gab mir den ersten Hinweis auf die fraktale Fließfähigkeit und die Rolle, die die Fraktale der Natur spielen können, um den Stress der Menschen in Schach zu halten. Zu Stellen Sie sicher, dass meine bio-inspirierten Implantate die gleiche Stressreduktion induzieren Wenn man die Fraktale der Natur wie normale Augen betrachtet, ahmen sie das Design der Netzhaut genau nach.

Als ich mit meiner Pollock-Forschung angefangen habe, hätte ich mir nie vorstellen können, dass sie künstliche Augenmuster beeinflussen würde. Dies ist jedoch die Kraft interdisziplinärer Bemühungen - das Denken "out of the box" führt zu unerwarteten, aber potentiell revolutionären Ideen.

Über den Autor

Richard Taylor, Direktor des Materials Science Institute und Professor für Physik, University of Oregon

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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