Una felce ripete il suo modello a varie scale. Michael , CC BY-NC

Gli umani sono creature visive. Gli oggetti che chiamiamo "belli" o "estetici" sono una parte cruciale della nostra umanità. Anche gli esempi più antichi di l'arte rupestre e caverna serviva all'estetica piuttosto che ruoli utilitaristici. Sebbene l'estetica sia spesso considerata come una vaga qualità mal definita, gruppi di ricerca come il mio stanno usando tecniche sofisticate per quantificarlo - e il suo impatto sull'osservatore.

Stiamo scoprendo che le immagini estetiche possono indurre cambiamenti sbalorditivi al corpo, incluso riduzioni radicali nei livelli di stress dell'osservatore. Si stima che il solo stress da lavoro costerebbe alle imprese americane molti miliardi di dollari all'annoquindi studiare l'estetica ha un enorme potenziale beneficio per la società.

I ricercatori stanno districando proprio ciò che rende le opere d'arte particolari o le scene naturali visivamente accattivanti e antistress - e un fattore cruciale è la presenza di schemi ripetitivi chiamati frattali.

Modelli piacevoli, nell'arte e nella natura

Quando si tratta di estetica, chi è meglio studiare di artisti famosi? Sono, dopotutto, gli esperti visivi. Il mio gruppo di ricerca ha adottato questo approccio con Jackson Pollock, che raggiunse il culmine dell'arte moderna nel tardo 1940 versando la vernice direttamente da una lattina su tele orizzontali disposte sul pavimento dello studio. Sebbene le battaglie tra gli studiosi di Pollock fossero infuriate per quanto riguarda il significato dei suoi schemi sparsi, molti hanno concordato di avere un aspetto organico e naturale per loro.

La mia curiosità scientifica si è scatenata quando l'ho saputo molti degli oggetti della natura sono frattali, con modelli che si ripetono a ingrandimenti sempre più sottili. Ad esempio, pensa ad un albero. Per prima cosa vedi i rami grandi che spuntano dal tronco. Poi vedi le versioni più piccole che crescono da ogni grande ramo. Continuando a ingrandire, appaiono i rami più sottili e sottili, fino ai ramoscelli più piccoli. Altri esempi di frattali della natura includono nuvole, fiumi, coste e montagne.

In 1999, il mio gruppo ha usato tecniche di analisi del modello computerizzato per dimostrarlo I dipinti di Pollock sono frattali come modelli trovati in uno scenario naturale. Da allora, più di 10 diversi gruppi hanno eseguito varie forme di analisi frattale sui suoi dipinti La capacità di Pollock di esprimere l'estetica frattale della natura aiuta a spiegare la popolarità duratura del suo lavoro.

L'impatto dell'estetica della natura è sorprendentemente potente. Negli 1980, gli architetti hanno scoperto che i pazienti si riprendevano più rapidamente dall'intervento quando gli veniva somministrato stanze d'ospedale con finestre che si affacciano sulla natura. Da allora altri studi hanno dimostrato che il solo guardare le immagini di scene naturali può cambiare il modo in cui il sistema nervoso autonomo di una persona risponde allo stress.

I frattali sono il segreto di alcune scene naturali rilassanti? Ronan, CC BY-NC-ND

Per me, questo solleva la stessa domanda che ho chiesto a Pollock: i frattali sono responsabili? Collaborando con psicologi e neuroscienziati, abbiamo misurato le risposte delle persone ai frattali trovato in natura (usando foto di scene naturali), arte (dipinti di Pollock) e matematica (immagini generate al computer) e scoperto un effetto universale che abbiamo etichettato "fluenza frattale. "

Attraverso l'esposizione al paesaggio frattale della natura, i sistemi visivi delle persone si sono adattati per elaborare in modo efficiente i frattali con facilità. Abbiamo scoperto che questo adattamento avviene in molte fasi del sistema visivo, dal modo in cui i nostri occhi si muovono verso le regioni del cervello attivate. Questa fluidità ci mette in una zona di comfort e quindi ci piace guardare i frattali. In modo cruciale, abbiamo usato EEG per registrare l'attività elettrica del cervello e tecniche di conduttanza della pelle per dimostrare che questa esperienza estetica è accompagnata da una riduzione dello stress del percento 60 - un effetto sorprendentemente ampio per un trattamento non paramedico. Questo cambiamento fisiologico accelera anche tassi di recupero post-chirurgico.

Gli artisti intuiscono l'attrattiva dei frattali

Non sorprende quindi sapere che, come esperti visivi, gli artisti hanno incorporato schemi frattali nelle loro opere attraverso i secoli e attraverso molte culture. I frattali possono essere trovati, ad esempio, in opere di epoca romana, egiziana, azteca, inca e maya. I miei esempi preferiti di arte frattale di tempi più recenti includono da Vinci's Turbulence (1500) La grande onda di Hokusai (1830) Serie di MC Escher Circle (1950s) e, ovviamente, I dipinti versati di Pollock.

Sebbene prevalente nell'arte, la ripetizione frattale dei motivi rappresenta una sfida artistica. Ad esempio, molte persone hanno tentato di falsificare i frattali di Pollock e hanno fallito. In effetti, la nostra analisi frattale ha ha aiutato a identificare Pollock falsi nei casi di alto profilo. Recenti studi di altri mostrano che l'analisi frattale può aiuta a distinguere il vero dal Pollock falso con una percentuale di successo percentuale 93.

Il modo in cui gli artisti creano i loro frattali alimenta il dibattito natura-contro-cultura nell'arte: fino a che punto l'estetica è determinata dai meccanismi automatici inconsci inerenti alla biologia dell'artista, in contrapposizione alle loro preoccupazioni intellettuali e culturali? Nel caso di Pollock, la sua estetica frattale derivava da una miscela intrigante di entrambi. I suoi schemi frattali hanno origine dai movimenti del suo corpo (in particolare a processo automatico correlato all'equilibrio noto per essere frattale). Ma ha passato 10 anni a perfezionare consapevolmente la sua tecnica di versamento per aumentare la complessità visiva di questi schemi frattali.

Complessità frattale

La motivazione di Pollock per aumentare continuamente la complessità dei suoi schemi frattali è diventata evidente di recente quando ho studiato il proprietà frattali delle macchie d'inchiostro di Rorschach. Queste macchine astratte sono famose perché le persone vedono forme immaginarie (figure e animali) in esse. Ho spiegato questo processo in termini di effetto di fluenza frattale, che migliora i processi di riconoscimento dei pattern delle persone. Le scarse macchie di inchiostro di frattale hanno reso questo processo estremamente felice, ingannando gli osservatori nel vedere immagini che non ci sono.

Pollock non amava l'idea che gli spettatori dei suoi dipinti fossero distratti da figure immaginarie, che chiamava "carico extra". Intuitivamente aumentava la complessità delle sue opere per prevenire questo fenomeno.

Il collega espressionista astratto di Pollock, Willem De Kooning, anche dipinti i frattali. Quando gli è stata diagnosticata la demenza, alcuni studiosi d'arte hanno chiesto il suo ritiro dal timore che ciò ridurrebbe la componente nutrizionale del suo lavoro. Eppure, sebbene predissero un deterioramento nei suoi dipinti, i suoi lavori successivi trasmesso una tranquillità mancante dai suoi pezzi precedenti. Recentemente, è stata dimostrata la complessità frattale dei suoi dipinti cadere costantemente mentre scivolava nella demenza. Lo studio si è concentrato su sette artisti con diverse condizioni neurologiche e ha evidenziato il potenziale dell'uso di opere d'arte come nuovo strumento per studiare queste malattie. Per me, il messaggio più stimolante è che, quando combattono queste malattie, gli artisti possono ancora creare bellissime opere d'arte.

La mia ricerca principale si concentra su sviluppo di impianti retinici per ripristinare la vista alle vittime di malattie retiniche. A prima vista, questo obiettivo sembra lontano dall'arte di Pollock. Tuttavia, è stato il suo lavoro che mi ha dato il primo indizio sulla fluidità del frattale e sul ruolo che i frattali della natura possono svolgere nel tenere sotto controllo i livelli di stress delle persone. A assicurati che i miei impianti bio-ispirati inducano la stessa riduzione dello stress quando guardano i frattali della natura come fanno gli occhi normali, imitano da vicino il disegno della retina.

Quando ho iniziato la mia ricerca Pollock, non avrei mai immaginato che avrebbe informato i disegni di occhi artificiali. Questo, tuttavia, è il potere degli sforzi interdisciplinari: pensare "fuori dagli schemi" porta a idee inaspettate ma potenzialmente rivoluzionarie.

Circa l'autore

Richard Taylor, direttore del Materials Science Institute e professore di fisica, University of Oregon

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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