דפוסי שבר בטבע ובאמנות משמחים אסתטית ומפחיתים את הלחץ

בני אדם הם יצורים חזותיים. אובייקטים שאנו מכנים "יפה" או "אסתטית" הם חלק מכריע באנושיות שלנו. אפילו הדוגמאות הוותיקות הידועות ביותר לאמנות סלע ומערות שימשו תפקידים אסתטיים ולא תועלתניים. על אף שלעתים קרובות נחשבים לאסתטיקה כאיכות מעורפלת המוגדרת, קבוצות מחקר כמו שלי משתמשים בטכניקות מתוחכמות בכדי לכמת אותה - והשפעתה על הצופה.

אנו מגלים שתמונות אסתטיות יכולות לגרום לשינויים מדהימים בגוף, כולל הפחתה קיצונית ברמות הלחץ של הצופה. המאמץ בעבודה בלבד מוערך עלויות לעסקים אמריקאים מיליארדי דולרים רבים בשנה, כך שלימוד האסתטיקה מהווה יתרון פוטנציאלי עצום לחברה.

החוקרים מתערבים רק מה שהופך יצירות אמנות מסוימות או סצנות טבע למושכות חזותית ולהפגת מתחים - וגורם מכריע אחד הוא נוכחותם של הדפוסים החוזרים על עצמם הנקראים פרקטלים.

האם פרקטלים הם המפתח לכך שעבודתו של פולוק שובה לב? (צילום AP / LM Otero)

דפוסים משמחים, באמנות ובטבע

כשמדובר באסתטיקה, מי עדיף ללמוד מאשר אמנים מפורסמים? אחרי הכל, הם המומחים החזותיים. קבוצת המחקר שלי נקטה גישה זו עם ג'קסון פולוק, שעלה לפסגת האמנות המודרנית בסוף שנות הארבעים של המאה הקודמת על ידי שפכת צבע ישירות מפחית על קנבס אופקי שהונח על רצפת הסטודיו שלו. אף על פי שקרבות התנהלו בקרב חוקרי פולוק בנוגע למשמעות התבניות המפוזרות שלו, רבים הסכימו שיש להם תחושה טבעית אורגנית.

הסקרנות המדעית שלי הוקפצה כשנודע לי שרבים מהאובייקטים של הטבע הם פרקטליים, הכוללים דפוסים החוזרים על עצמם בהגדלה הולכת וגוברת. לדוגמה, חשוב על עץ. ראשית רואים את הענפים הגדולים צומחים מתוך תא המטען. ואז אתה רואה גרסאות קטנות יותר צומחות מכל ענף גדול. כשממשיכים להתקרב, מופיעים ענפים עדינים ועדינים יותר, כל הדרך אל הזרדים הקטנים ביותר. דוגמאות נוספות לפרקטיקות הטבע כוללות עננים, נהרות, קווי חוף והרים.

בשנת 1999 הקבוצה שלי השתמשה בטכניקות ניתוח תבניות מחשב כדי להראות שציוריו של פולוק הם פרקטאליים כמו דפוסים שנמצאים בנוף טבעי. מאז, יותר מעשרה קבוצות שונות ביצעו צורות שונות של ניתוח פרקטאלי על ציוריו. יכולתו של פולוק לבטא את האסתטיקה הפרקטלית של הטבע עוזרת להסביר את הפופולריות המתמשכת של יצירתו.

ההשפעה של האסתטיקה של הטבע היא חזקה באופן מפתיע. בשנות השמונים, אדריכלים גילו כי חולים התאוששו מהר יותר מניתוח כאשר קיבלו חדרי בית חולים עם חלונות המשקיפים אל הטבע. מחקרים אחרים מאז הוכיחו כי רק התבוננות בתמונות של סצנות טבע יכולות לשנות את האופן בו מערכת העצבים האוטונומית של האדם מגיבה ללחץ.

האם פרקטלים הם הסוד לכמה סצינות טבע מרגיעות? (רונאן, CC BY-NC-ND)

מבחינתי, זו מעלה את אותה שאלה ששאלתי בפני פולוק: האם הפרקטלים אחראיים? בשיתוף פעולה עם פסיכולוגים ומדעי המוח, מדדנו את התגובות של אנשים לפרקטלים שנמצאו בטבע (באמצעות תמונות של סצנות טבע), אמנות (ציורי פולוק) ומתמטיקה (תמונות שנוצרו על ידי מחשב) וגילינו אפקט אוניברסאלי שכותרתו "שטף פרקטלי".

באמצעות חשיפה לנוף השברתי של הטבע, מערכות הראייה של האנשים הסתגלו לעבד שברים ביעילות בקלות. גילינו שההסתגלות הזו מתרחשת בשלבים רבים של מערכת הראייה, מהאופן בו העיניים שלנו עוברות לאילו אזורים במוח מופעלים. שטף זה מכניס אותנו לאזור נוחות ולכן אנו נהנים להביט בפרקטלים. באופן חיוני, השתמשנו ב- EEG כדי לתעד את הפעילות החשמלית של המוח וטכניקות מוליכות העור כדי להראות כי חוויה אסתטית זו מלווה בהפחתת מתח של 60 אחוז - אפקט גדול באופן מפתיע לטיפול לא רפואי. שינוי פיזיולוגי זה אף מאיץ את שיעורי ההחלמה שלאחר הניתוח.

אמנים אינטואיטיביים את הערעור של פרקטלים

לכן לא מפתיע ללמוד שכמומחים חזותיים, אמנים הטמיעו דפוסי פרקטל ביצירותיהם במשך מאות שנים ועל פני תרבויות רבות. ניתן למצוא פרקטלים למשל ביצירות רומיות, מצריות, אצטקים, אינקאן ומאיה. הדוגמאות החביבות עליי לאמנות פרקטלית מתקופות אחרונות יותר כוללות את הטורבולנציה של דה וינצ'י (1500), הגל הגדול של הוקוסאי (1830), סדרת המעגלים של MC Escher (שנות ה -50) וכמובן ציורים שפכו של פולוק.

למרות שרווחת באמנות, החזרה הפרקטלית של דפוסים מייצגת אתגר אמנותי. למשל, אנשים רבים ניסו לזייף את השברים של פולוק ונכשלו. אכן, ניתוח השברים שלנו עזר בזיהוי סקרנים מזויפים במקרים בעלי פרופיל גבוה. מחקרים שנעשו לאחרונה על ידי אחרים מראים כי ניתוח פרקטלי יכול לעזור להבחין בין ריאלים ובין פולוקים מזויפים עם אחוזי הצלחה של 93 אחוזים.

כיצד יוצרים יוצרים את השברים שלהם, מתדלקים את הדיון בטבע מול טיפוח באמנות: עד כמה נקבעת האסתטיקה על ידי מנגנונים בלתי מודעים אוטומטיים הטמונים בביולוגיה של האמן, לעומת חששותיהם האינטלקטואליים והתרבותיים? במקרה של פולוק, האסתטיקה הפרקטלית שלו נבעה מתערובת מסקרנת של שניהם. דפוסי השבר שלו נבעו מתנועות גופו (במיוחד תהליך אוטומטי הקשור לאיזון הידוע כפרקטל). אבל הוא השקיע 10 שנים במודע בשכלול טכניקת הזרימה שלו כדי להגדיל את המורכבות הוויזואלית של דפוסי השברים הללו.

מבחן כתם הדיו של רורשאך מסתמך על מה שקראת לתמונה. (הרמן רורשאך)

מורכבות שברנית

המוטיבציה של פולוק להגדיל ללא הרף את המורכבות של דפוסי השבר שלו התבררה לאחרונה כשחקרתי את התכונות הפרקטליות של כתמי דיו של רורשאך. כתמים מופשטים אלה מפורסמים מכיוון שאנשים רואים בהם צורות דמיוניות (דמויות ובעלי חיים). הסברתי את התהליך הזה במונחים של אפקט השטף השברירי, המשפר את תהליכי זיהוי התבניות של אנשים. כתמי הדיו השבריריים הנמוכים מורכבים גרמו לתהליך זה להיות מאושר, משלה את המשקיפים לראות תמונות שאינן שם.

פולוק לא סלד מהמחשבה שהצופים בציוריו מוסחים על ידי דמויות דמיוניות שכאלו, שאותן כינה "מטען נוסף." הוא הגדיל באופן אינטואיטיבי את המורכבות של עבודותיו כדי למנוע תופעה זו.

גם עמיתו האקספרסיוניסטי המופשט של פולוק, וילם דה קונינג, צייר פרקטלים. כאשר אובחן כי הוא סובל מדמנציה, כמה חוקרי אמנות קראו לפרישתו בין חששות שזה יפחית את מרכיב הטיפוח בעבודתו. עם זאת, אף כי ניבאו הידרדרות בציוריו, עבודותיו המאוחרות העבירו שלווה חסרה ביצירותיו הקודמות. לאחרונה הוכח שהמורכבות השברירית בציוריו צונחת בהתמדה כשהוא החליק לדמנציה. המחקר התמקד בשבעה אמנים עם מצבים נוירולוגיים שונים והדגיש את הפוטנציאל של שימוש ביצירות אמנות ככלי חדש לחקר מחלות אלה. בעיניי המסר המעורר השראה הוא שכאשר נלחמים במחלות הללו אמנים עדיין יכולים ליצור יצירות אמנות יפהפיות.

ההכרה כיצד התבוננות בפרקטלים מפחיתה לחץ פירושה שניתן ליצור שתלים רשתיים המחקים את המנגנון. (תמונת Nautilus דרך www.shutterstock.com)

המחקר העיקרי שלי מתמקד בפיתוח שתלים רשתיים להחזרת הראייה לקורבנות מחלות רשתית. במבט ראשון, מטרה זו נראית רחוק מהאמנות של פולוק. עם זאת, העבודה שלו היא שהעניקה לי את הרמז הראשון לשטף השברתי והתפקיד של הפרקטלים של הטבע למלא את בדיקת רמות הלחץ של האנשים. כדי לוודא שהשתלים בהשראת הביולוגיה שלי גורמים לאותה הפחתת לחץ כאשר מסתכלים על השברים של הטבע כמו שעיניים רגילות, הם מחקים מקרוב את העיצוב של הרשתית.

כשהתחלתי את מחקר פולוק, מעולם לא דמיינתי שהוא יודיע על עיצובים מלאכותיים בעיניים. עם זאת, זהו כוחם של מאמץ בין-תחומי - חשיבה "מחוץ לקופסה" מובילה לרעיונות בלתי צפויים אך עשויים להיות מהפכניים.

מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.

ריצ'רד טיילור, מנהל המכון למדעי החומרים ופרופסור לפיזיקה, אוניברסיטת אורגון