Uma samambaia repete seu padrão em várias escalas. Michael , CC BY-NC

Humanos são criaturas visuais. Objetos que chamamos de "belo" ou "estético" são uma parte crucial da nossa humanidade. Mesmo os mais antigos exemplos conhecidos de arte rupestre e caverna servida estética em vez de papéis utilitários. Embora a estética seja frequentemente considerada como uma qualidade vaga mal definida, grupos de pesquisa como o meu estão usando técnicas sofisticadas para quantificá-lo - e seu impacto no observador.

Estamos descobrindo que imagens estéticas podem induzir mudanças impressionantes no corpo, incluindo reduções radicais nos níveis de estresse do observador. Estima-se que apenas o estresse no trabalho custa às empresas americanas muitos bilhões de dólares anualmenteAssim, estudar estética tem um enorme benefício potencial para a sociedade.

Os pesquisadores estão desembaraçando o que torna certas obras de arte ou cenas naturais visualmente atraentes e que aliviam o estresse - e um fator crucial é a presença de padrões repetitivos chamados fractais.

Padrões agradáveis, na arte e na natureza

Quando se trata de estética, quem melhor para estudar do que artistas famosos? Eles são, afinal de contas, os especialistas visuais. Meu grupo de pesquisa adotou essa abordagem Jackson Pollock, que chegou ao auge da arte moderna no final da 1940s, derramando tinta diretamente de uma lata em telas horizontais dispostas no chão de seu estúdio. Embora as batalhas se travassem entre os estudiosos de Pollock em relação ao significado de seus padrões espalhados, muitos concordaram que tinham uma sensação orgânica e natural para eles.

Minha curiosidade científica foi despertada quando soube que muitos dos objetos da natureza são fractal, com padrões que se repetem em ampliações cada vez mais finas. Por exemplo, pense em uma árvore. Primeiro você vê os grandes galhos que crescem do tronco. Então você vê versões menores crescendo de cada grande ramificação. À medida que você continua ampliando, aparecem ramos mais finos e mais finos, até os menores ramos. Outros exemplos de fractais da natureza incluem nuvens, rios, costas e montanhas.

Em 1999, meu grupo usou técnicas de análise de padrões de computador para mostrar que As pinturas de Pollock são como fractal como padrões encontrados no cenário natural. Desde então, mais de 10 diferentes grupos ter realizado várias formas de análise fractal em suas pinturas. A capacidade de Pollock de expressar a estética fractal da natureza ajuda a explicar a popularidade duradoura de seu trabalho.

O impacto da estética da natureza é surpreendentemente poderoso. Nos 1980s, os arquitetos descobriram que os pacientes se recuperavam mais rapidamente da cirurgia quando quartos de hospital com janelas com vista para a natureza. Outros estudos desde então demonstraram que apenas olhar para fotos de cenas naturais pode mudar a forma como o sistema nervoso autônomo de uma pessoa responde ao estresse.

Os fractais são o segredo para algumas cenas naturais calmantes? Ronan, CC BY-NC-ND

Para mim, isso levanta a mesma pergunta que eu fiz de Pollock: Os fractais são responsáveis? Colaborando com psicólogos e neurocientistas, medimos as respostas das pessoas aos fractais encontrado na natureza (usando fotos de cenas naturais), arte (pinturas de Pollock) e matemática (imagens geradas por computador) e descobriu um efeito universal que chamamos de “fluência fractal. "

Através da exposição ao cenário fractal da natureza, os sistemas visuais das pessoas se adaptaram para processar com eficiência os fractais com facilidade. Descobrimos que essa adaptação ocorre em muitos estágios do sistema visual, desde a maneira como nossos olhos se movem para quais regiões do cérebro são ativadas. Essa fluência nos coloca em uma zona de conforto e, por isso, gostamos de olhar para os fractais. Crucialmente, nós usamos EEG para registrar a atividade elétrica do cérebro e técnicas de condutância da pele para mostrar que esta experiência estética é acompanhada pela redução do estresse de 60 por cento - um efeito surpreendentemente grande para um tratamento não-medicinal. Esta mudança fisiológica acelera taxas de recuperação pós-cirúrgica.

Artistas intuem o apelo dos fractais

Portanto, não é surpreendente saber que, como especialistas visuais, os artistas incorporaram padrões fractais em suas obras ao longo dos séculos e em muitas culturas. Fractais podem ser encontrados, por exemplo, em obras romanas, egípcias, astecas, incas e maias. Meus exemplos favoritos de arte fractal de tempos mais recentes incluem Turbulência de da Vinci (1500) Grande Onda de Hokusai (1830) Série do Círculo de MC Escher (1950s) e, claro, Pinturas derramadas de Pollock.

Embora prevalente na arte, a repetição fractal de padrões representa um desafio artístico. Por exemplo, muitas pessoas tentaram fingir os fractais de Pollock e falharam. De fato, nossa análise fractal tem ajudou a identificar Pollock falso em casos de alto perfil. Estudos recentes realizados por outros mostram que a análise fractal pode ajudar a distinguir o real dos Pollocks falsos com uma taxa de sucesso de porcentagem de 93.

Como os artistas criam seus fractais alimenta o debate natureza-versus-educação na arte: Até que ponto a estética é determinada por mecanismos inconscientes automáticos inerentes à biologia do artista, em oposição às suas preocupações intelectuais e culturais? No caso de Pollock, sua estética fractal resultou de uma mistura intrigante de ambos. Seus padrões fractais originaram-se de seus movimentos corporais (especificamente um processo automático relacionado ao equilíbrio conhecido por ser fractal). Mas ele passou 10 anos conscientemente refinando sua técnica de vazamento para aumentar a complexidade visual desses padrões fractais.

Complexidade Fractal

A motivação de Pollock para aumentar continuamente a complexidade de seus padrões fractais tornou-se aparente recentemente quando estudei o propriedades do fractal de manchas de tinta de Rorschach. Esses borrões abstratos são famosos porque as pessoas vêem formas imaginárias (figuras e animais) nelas. Expliquei esse processo em termos do efeito de fluência fractal, que aumenta os processos de reconhecimento de padrões das pessoas. Os blocos de tinta fractal de baixa complexidade tornaram este processo muito feliz, enganando os observadores e vendo imagens que não estão lá.

Pollock não gostava da ideia de que os espectadores de suas pinturas fossem distraídos por essas figuras imaginárias, que ele chamava de “carga extra”. Intuitivamente, aumentou a complexidade de suas obras para evitar esse fenômeno.

Colega expressionista abstrato de Pollock, Willem De Kooningtambém pintou fractais. Quando ele foi diagnosticado com demência, alguns estudiosos da arte pediram sua aposentadoria em meio a preocupações de que isso reduziria o componente nutricional de seu trabalho. No entanto, embora previssem uma deterioração em suas pinturas, obras posteriores transmitiu uma tranquilidade faltando em suas peças anteriores. Recentemente, a complexidade fractal de suas pinturas mostrou cair de forma constante como ele caiu em demência. O estudo concentrou-se em sete artistas com diferentes condições neurológicas e destacou o potencial do uso de obras de arte como uma nova ferramenta para o estudo dessas doenças. Para mim, a mensagem mais inspiradora é que, ao combater essas doenças, os artistas ainda podem criar belas obras de arte.

Minha principal pesquisa se concentra em desenvolvimento de implantes de retina para restaurar a visão às vítimas de doenças da retina. À primeira vista, esse objetivo parece muito distante da arte de Pollock. No entanto, foi o seu trabalho que me deu a primeira pista para a fluência fractal e o papel que os fractais da natureza podem desempenhar para manter os níveis de estresse das pessoas sob controle. Para Certifique-se de que meus implantes bio-inspirados induzem a mesma redução de estresse ao olhar para os fractais da natureza como os olhos normais, eles imitam de perto o design da retina.

Quando comecei minha pesquisa sobre Pollock, nunca imaginei que isso informasse projetos de olhos artificiais. Este, porém, é o poder dos esforços interdisciplinares - pensar “fora da caixa” leva a idéias inesperadas, mas potencialmente revolucionárias.

Sobre o autor

Richard Taylor, diretor do Instituto de Ciência dos Materiais e professor de física, Universidade de Oregon

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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