Les humains sont des créatures visuelles. Les objets que nous appelons «beaux» ou «esthétiques» font partie intégrante de notre humanité. Même les plus anciens exemples connus d'art rupestre et rupestre ont joué un rôle esthétique plutôt que utilitaire. Bien que l'esthétique soit souvent considérée comme une qualité vague mal définie, des groupes de recherche comme le mien utilisent des techniques sophistiquées pour la quantifier - et son impact sur l'observateur.
Nous constatons que les images esthétiques peuvent induire des changements stupéfiants dans le corps, y compris une réduction radicale du niveau de stress de l'observateur. On estime que le stress lié au travail coûte aux entreprises américaines plusieurs milliards de dollars par an. L'étude de l'esthétique présente donc un avantage considérable pour la société.
Les chercheurs comprennent exactement ce qui rend certaines œuvres d'art ou scènes naturelles visuellement attrayantes et soulagent le stress - et l'un des facteurs cruciaux est la présence de motifs répétitifs appelés fractales.
Les fractales sont-elles la clé de la fascination du travail de Pollock? (AP Photo / LM Otero) Des motifs agréables, dans l'art et dans la nature
En ce qui concerne l'esthétique, qui est le mieux placé pour étudier que des artistes célèbres? Ils sont, après tout, les experts visuels. Mon groupe de recherche a adopté cette approche avec Jackson Pollock, qui a atteint le sommet de l'art moderne à la fin des années 1940 en versant de la peinture directement à partir d'une canette sur des toiles horizontales posées sur le sol de son atelier. Bien que les érudits de Pollock aient lutté contre la signification de ses schémas éclaboussés, beaucoup ont convenu qu'ils avaient une sensation naturelle et naturelle.
Ma curiosité scientifique a été éveillée lorsque j'ai appris que de nombreux objets de la nature sont des fractales, présentant des motifs qui se répètent à des grossissements de plus en plus fins. Par exemple, pensez à un arbre. D'abord, vous voyez les grosses branches sortir du tronc. Ensuite, vous voyez des versions plus petites sortir de chaque grande branche. Alors que vous continuez à zoomer, des branches de plus en plus fines apparaissent, jusqu'aux plus petites branches. Les nuages, les rivières, les côtes et les montagnes sont d'autres exemples de fractales de la nature.
En 1999, mon groupe a utilisé des techniques d’analyse de motifs sur ordinateur pour montrer que les peintures de Pollock sont aussi fractales que des motifs retrouvés dans des paysages naturels. Depuis lors, plus de 10 groupes différents ont effectué diverses formes d'analyse fractale sur ses peintures. La capacité de Pollock à exprimer l'esthétique fractale de la nature contribue à expliquer la popularité durable de son travail.
L'impact de l'esthétique de la nature est étonnamment puissant. Dans les années 1980, les architectes ont constaté que les patients récupéraient plus rapidement de la chirurgie lorsqu'ils recevaient des chambres d'hôpital avec des fenêtres donnant sur la nature. Depuis lors, d'autres études ont démontré que le simple fait de regarder des images de scènes naturelles peut modifier la façon dont le système nerveux autonome d'une personne réagit au stress.
Les fractales sont-elles le secret de certaines scènes naturelles apaisantes? (Ronan, CC BY-NC-ND) Pour moi, cela soulève la même question que j'avais posée à Pollock: les fractals sont-ils responsables? En collaboration avec des psychologues et des neuroscientifiques, nous avons mesuré les réactions des individus aux fractales trouvées dans la nature (à l'aide de photos de scènes naturelles), d'art (peintures de Pollock) et de mathématiques (images de synthèse) et avons découvert un effet universel appelé «fluence fractale».
Grâce à l'exposition au paysage fractal de la nature, les systèmes visuels des personnes se sont adaptés pour traiter efficacement les fractales avec facilité. Nous avons constaté que cette adaptation se produit à plusieurs stades du système visuel, de la façon dont nos yeux se déplacent vers les régions du cerveau activées. Cette fluidité nous place dans une zone de confort et nous prenons donc plaisir à regarder les fractales. De manière cruciale, nous avons utilisé l’EEG pour enregistrer l’activité électrique du cerveau et les techniques de conductance cutanée afin de montrer que cette expérience esthétique était accompagnée d’une réduction du stress de 60% - un effet étonnamment important pour un traitement non médicamenteux. Ce changement physiologique accélère même les taux de récupération post-chirurgicale.
Les artistes ont l'intuition des fractales
Il n’est donc pas surprenant d’apprendre que, en tant qu’experts en arts visuels, les artistes ont intégré des motifs fractals dans leurs œuvres à travers les siècles et dans de nombreuses cultures. Les fractales peuvent être trouvées, par exemple, dans les œuvres romaines, égyptiennes, aztèques, incas et mayas. Mes exemples préférés d'art fractal des temps plus récents comprennent Turbulence (1500) de Da Vinci, la grande vague de Hokusai (1830), la série Circle de MC Escher (années 1950) et, bien sûr, les peintures coulées de Pollock.
Bien que prévalant dans l’art, la répétition fractale des motifs représente un défi artistique. Par exemple, de nombreuses personnes ont tenté de simuler les fractales de Pollock et ont échoué. En effet, notre analyse fractale a aidé à identifier de fausses Pollock dans des cas très médiatisés. Des études récentes menées par d'autres montrent que l'analyse fractale peut aider à distinguer le vrai Pollock du faux avec un taux de réussite de 93%.
La manière dont les artistes créent leurs fractales alimente le débat nature-culture dans l'art: dans quelle mesure l'esthétique est-elle déterminée par des mécanismes automatiques inconscients inhérents à la biologie de l'artiste, par opposition à ses préoccupations intellectuelles et culturelles? Dans le cas de Pollock, son esthétique fractale résultait d'un mélange intrigant des deux. Ses schémas fractals ont pour origine les mouvements de son corps (en particulier un processus automatique lié à l'équilibre connu pour être fractal). Mais il a passé 10 ans à perfectionner consciemment sa technique de coulée pour augmenter la complexité visuelle de ces modèles fractals.
Le test de taches d'encre de Rorschach repose sur ce que vous avez lu dans l'image. (Hermann Rorschach) Complexité fractale
La motivation de Pollock pour augmenter sans cesse la complexité de ses motifs fractals est apparue récemment lorsque j'ai étudié les propriétés fractales des taches d'encre de Rorschach. Ces taches abstraites sont célèbres parce que les gens y voient des formes imaginaires (figures et animaux). J'ai expliqué ce processus en termes d'effet de fluence fractale, ce qui améliore les processus de reconnaissance des modèles. Les taches d'encre fractales de faible complexité ont rendu ce processus facile à manipuler, amenant les observateurs à tromper pour qu'ils voient des images qui n'existent pas.
Pollock n'aimait pas l'idée que les spectateurs de ses tableaux soient distraits par de telles figures imaginaires, qu'il qualifiait de «fret supplémentaire». Il a intuitivement accru la complexité de ses œuvres pour éviter ce phénomène.
Le collègue expressionniste abstrait de Pollock, Willem De Kooning, a également peint des fractales. Lorsqu'il a appris qu'il était atteint de démence, des spécialistes des beaux-arts ont appelé à sa retraite, craignant que cela ne réduise la composante éducative de son travail. Pourtant, bien qu'ils aient prédit une détérioration de ses peintures, ses œuvres ultérieures témoignaient d'un calme qui manquait dans ses œuvres précédentes. Récemment, il a été démontré que la complexité fractale de ses peintures diminuait progressivement à mesure qu'il glissait dans la démence. L'étude portait sur sept artistes atteints de différentes maladies neurologiques et a mis en évidence le potentiel d'utilisation des œuvres d'art en tant que nouvel outil pour étudier ces maladies. Pour moi, le message le plus inspirant est que, lorsqu'ils combattent ces maladies, les artistes peuvent toujours créer de belles œuvres d'art.
En reconnaissant que regarder les fractales réduit le stress, il est possible de créer des implants rétiniens imitant le mécanisme. (Image Nautilus via www.shutterstock.com) Mes recherches principales portent sur le développement d'implants rétiniens afin de restaurer la vision des victimes de maladies rétiniennes. À première vue, cet objectif semble très éloigné de l'art de Pollock. Pourtant, c’est son travail qui m’a donné le premier indice sur la fluidité fractale et sur le rôle que les fractales de la nature peuvent jouer pour maîtriser le niveau de stress des personnes. Pour s'assurer que mes implants bio-inspirés induisent la même réduction de stress lorsque je regarde les fractales de la nature que les yeux normaux, ils imitent étroitement le dessin de la rétine.
Quand j'ai commencé mes recherches sur Pollock, je n'avais jamais imaginé que cela informerait les conceptions d'œil artificiels. Telle est cependant la force des efforts interdisciplinaires - penser «en dehors de la boîte» mène à des idées inattendues mais potentiellement révolutionnaires.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Richard Taylor, directeur du Materials Science Institute et professeur de physique à l'Université de l'Oregon
