人类是视觉动物。我们称之为“漂亮”或“美”的事物，是人类社会不可或缺的组成部分。举个例子，即便最古老的岩石和洞穴艺术，也是美学，而不是功利主义的附庸。美学常被认为有一种难以确定的模糊特质，我们尝试使用尖端科技量化它，研究它对观察者的影响。
美学图像能引起人们身体的惊人变化，甚至快速缓解压力。据估计，每年美国企业仅处理工作压力一项就花费数十亿美元。所以，研究美学对社会发展有巨大的潜在利益。
分形，是波洛克的作品吸引人的关键所在吗？ 图片：美联社 / 奥特罗
艺术和自然中令人愉悦的分形图案
我们研究了杰克逊•波洛克（Jackson Pollock）的画作，他把罐中的油漆直接滴到平放的画布上。通过这种作画方式，上世纪40年代末，他成了现代艺术的巅峰人物。即便业内学者对波洛克用颜料滴洒出的图案颇有争议，不少人还是觉得这类图案让人有简单、自然的美感认同。
当我获悉自然界中许多植物也是分形的，有着不断重复放大的特别图案时，我的科学好奇心蠢蠢欲动。例如一棵树：你会先观察到大树枝长到树干外，每个大树枝再分出小树枝；继续放大后，细长的树杈出现了，一直到最细小的嫩芽。大自然的分形，还包括云、河流、海岸线和山川。
1999年，研究团队通过电脑图案分析技术发现，波洛克的画作和自然界的图案一样，都是分形。从那时起，我们的10多个团队就开始用各种各样的方式对他的画作进行分形分析。波洛克表现自然界分形美感的杰出能力，是他作品经久不衰的奥秘所在。
自然美学的影响是强有力的。上世纪80年代，建筑师发现，若病人能从医院病房的窗户外看到大自然的景色，就会从手术中更快地恢复。之后，其他的研究证明，仅仅只是看看自然景色的图片就能改变人们的自主神经系统对压力的反应。
分形是自然景色抚慰人心的秘密所在吗？ 图片：罗南 / 知识共享（Creative Commons）
这也是我们想问的问题：是分形美学的功能吗？我们与心理学家、神经学家一起测试了人们对自然中的分形现象（用自然风光的图片），艺术作品（波洛克的画作）和数字图形（计算机生成的图像）的反应，并发现了一个普遍效应。我们称之为“分形的流畅效应”（fractal fluency）。
人们长期身处于自然界的分形场景中，视觉系统早已能轻松有效的处理分形图案。在视觉处理的多个阶段，从眼球的移动，到大脑的区域性活跃，我们都自然流畅地适应了分形。这种流畅处理让我们处于一个舒适区，所以我们享受看分形图像。更重要的是，我们通过使用脑电图扫描仪（EEG）追踪脑电波，同时利用皮肤电导技术（skin conductance tecniques）进行的观察，也证明了分形的审美体验可以缓解人们60%的压力。这对非医学疗法有着巨大影响，这种生理变化，甚至能加速人们手术后的恢复速度。
艺术家凭直觉感知分形的影响力
几个世纪前，各个文明的视觉专家和艺术家，就已经在作品中应用分形图案了，例如在罗马、埃及、阿兹特克、印加以及玛雅文化的艺术品中。当代分形艺术品中，我最欣赏达芬奇的湍流（1500年）、北斋的神奈川冲浪里（1830年）、荷兰画家艾舍尔的圆系列（1950年代），当然还有波洛克的滴画。
达芬奇的湍流图
尽管分形在艺术品中很常见，但其图案的重复是一种艺术的挑战。不少人试图模仿波洛克的创作，但都以失败告终。通过分形分析，专家可以从波洛克有争议的作品中发现赝品。近期一项研究指出，通过分形分析来鉴别波洛克的作品，从中发现真迹的准确率高达93%。
北斋的《神奈川冲浪里》
艺术家如何创造分形？这引发了艺术是靠先天还是后天的争论：在何种程度上，美学是艺术家固有的、自发的、无意识的本能，而不是天赋和文化关怀下的结果？以波洛克为例，他的分形审美是二者有趣的混合：他通过肢体的移动，绘出作品里的分形图案，为增加其视觉复杂性，他花了十年精进“滴画”技巧。
分形的复杂性
近期，研究罗夏墨迹测验（注：一种著名的投射法人格测验）的分形维度时，我发现波洛克不断增加图案复杂性的出发点很简单。这些抽象的墨迹之所以如此吸引人，是因为人们能从中看到想象出的意象（比如：人和动物）。我从分形的流畅效应这点出发，解释这个过程：这样的简单图像增强了人们的图形识别意识。低复杂性的墨迹分形让人脑图像处理过程变得异常活跃，一般的的观察者也会联想出看见了实际上并不存在的图案。
罗夏墨迹测验：根据测评者从图案中读出的信息，诊断被测评者的人格 赫尔曼•罗夏
波洛克不希望欣赏他作品的人被这种想象出的形象搞的精神涣散，他将这些联想出的形象称之为“附加货品”（extra cargo）。为避免这种情况出现，他无意识地增加了作品的复杂度。
威廉·德·库宁（Willem De Kooning）和波洛克一样属于抽象表现主义，他也画分形。库宁被诊断出痴呆时，不少同僚出于对作品艺术性的考虑，希望他能赶紧退休。尽管，这些人预判库宁的绘画水平会因此下降，但他后期的作品却表现出早期所没有的宁静。由于病情的恶化，他近期绘画的分形复杂度正逐渐下降。
我们关注了七位有神经系统问题的艺术家，并发现艺术作品作为新工具研究这类疾病的潜在可能性。最让人激动的是，即便是和疾病做斗争，他们仍然能创造出有魅力的艺术品。
了解如何通过分形图案缓解压力，意味着人类可以创作出仿真的人造视网膜 鹦鹉螺号/来自矢量图片素材库
我重点研究视网膜移植，以帮助视网膜疾病患者恢复视力。乍一看，这个目标和波洛克的艺术品没什么关联。但他的作品给了我研究分形流畅效应线索，让我了解到自然分形能帮助人们缓解压力。我的团队尽力模仿视网膜的设计，以确保患者使用人造视网膜时，也能和正常的人一样观察到大自然的分形。
着手研究波洛克时，我没想过会和人造视网膜扯上关系。但这就是跨学科攻坚的力量，跳出思维定式会产生意想不到的革命性创意。【全文完】
作者：Richard Taylor
编译：朱诣琛
校改：张雪峰
跨学科思考，专业化行动