打开分形艺术的黑匣子

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　　摘 要：“幻境风云起，人间纷扰多。醉弄光影躯，轻舞自婀娜。”这首诗就是对分形艺术的阐释和概括。本文通过对分形理论及蕴藏的哲学思想、自然界中的分形、分形结构的应用进行剖析，步步深入地打开分形艺术的黑匣子，最终总结其结构规律并对其未来进行展望。
　　关键词：分形；艺术；自然；哲学；图形
　　分形艺术是科学与艺术联姻的产物，它不仅是一种学科、一个理论、一个结构，更是一种思维方式和理念，如果可以利用这种理念去观察和思考，那么我们身边的事物将会变得匪夷所思、仪态万千。对分形结构的理解和剖析有助于更加深刻地理解生活和创造艺术。
　　1 分形理论及分形中的哲学思想
　　（1）分形理论分析。分形理论是非线性科学中最重要的概念之一。1973年，IBM公司研究中心物理部研究员、哈佛大学数学系教授曼德勃罗特（Benoit B.Mandelbrot）首次提出分形（Fractal）一词。简单地说，分形是一种粗糙的或破碎的几何图形，它的组成部分可以被无限细分，而且它的局部形状一般与整体相似。究其本质不难发现分形的三个重要特征是对称性、自相似性和无穷性。其中最重要的特征就是自相似性，可分为三种类型：统计自相似、绝对自相似和近似自相似。可以把这种结构理解为重用基本单位模板的结构，这些模板也适用于其他大小、复杂性和维度。对于受众来说，这种可缩放结构的视觉传达比其他不能缩放的视觉传达更加能够保持其相关性。通过在设计的物理表达和它的核心目的之间编织关系，设计就变得可缩放了，并且每次能形成很多的方案。
　　（2）分形中蕴藏的哲学思想。要对分形艺术进行打油井式的研究仅仅分析其理论是不够的，其中蕴藏的哲学理念也同样值得被关注和研究。虽然分形几何学出现于1975年，但是在我国传统的哲学思想中早已为分形理论的诞生埋下了伏笔。《易经》中提到的“乾坤其易之门耶”就揭示了万物的变化都是一个从简到繁的过程，“易”及其演变规律就可推导到“繁”这个最终结果正是分形几何中自相似的最好体现；《老子・道德经》中“天下万物生于有，有生于无。道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而报阳，充气以为和”便是印证了科赫曲线通过迭代次数的增加从有限转化为无限这一质变过程；《庄子・天地》中出现的“天地虽大，其化均也；万物虽多，其治一也”就揭示了分形几何中同一分形元通过反复迭代所产生的无穷效果。
　　2 描绘自然界的分形几何
　　自然界是最好的建构师，大自然沉默的智慧是我们无法想象的。“一滴水能够映出整个太阳”这句普通的格言就蕴藏着大自然的智慧：世界是按照自相似或全息的原理构成的。大自然看似复杂但却按照最简单的方法构成，我们身边的每一个存在物都是大自然的作品，其构成方式与分形几何不谋而合，所以有人也称分形几何是一种大自然的几何学。自然界中有很多变幻莫测的复杂事物，比如说天空中的云、蜿蜒的海岸线、百转千回的地貌、交错纵横的血管都可以把其衍生方式理解为按照一种模式的复制。我们生活的世界是不规则的，拥有不同程度的复杂性。分形几何则提供了这种不规则复杂现象中的秩序和结构的新方法。
　　我们可以把自然界理解为被设计的，仔细观察就可发现随处可见的“分形设计”。下面从比较有代表性的闪电、花椰菜、孔雀进行分析。闪电的力量是可怕而美丽的，它是云层间的正电荷和负电荷的电势差超过一定的限度时产生的自然现象，云层间的气体受到巨大电流的冲击后被电离了，瞬间变为导体，使得闪电的形状是枝状。所产生的分形是迷人但任意和没有规律的。电击穿也可以发生在其他的绝缘体中，但发生电击穿时，所形成的图案却很相似。电击穿是一种无规则的生长过程，近年来才认识到电击穿所产生的形状是分形，它的分形维约是1.7。花椰菜的变种形式是一种极限分形蔬菜。它的图案是斐波纳契（Fibonacci）黄金螺旋的自然呈现形式，在这个对数螺旋线中，每一个直角转弯与起始点的距离都被Φ值所约束，Φ值即黄金分割率。孔雀开屏的瞬间令我们着迷，静下心来观察就会发现一支羽毛、头顶的翎毛、展开的尾羽与全身呈现拓扑同构的关系，开屏时羽毛上的纹样呈现就是分形中的仿射变化。大自然的睿智是人类无法想象的，它总会带给我们一个又一个的惊喜，只要我们善于用眼睛去发现、用心去体会、用脑去分析就会发现来自大自然的馈赠。
　　3 分形结构的应用剖析
　　分形艺术带给我们的启迪是不可小觑的，如果我们运用这种思维去分析就会发现这种艺术形式已经渗透于生活中的各个角落。应用领域也很广泛，常被应用在绘画、设计、摄影、装置、雕塑等很多地方。常常带给人一种绵绵不绝、悠远深长之感。
　　分形结构与艺术创作的碰撞带给我们一种神秘且华丽的视觉享受。数学的精确加上设计的创作灵感让荷兰科学思维版画大师埃舍尔（M.C.Escher，1898～1972）名声大振，他是能将形状美和数学的结构结合在一起的艺术大师。比较由波兰数学家希尔宾斯基命名的很有代表性的线性分形Sierpinski三角形与埃舍尔的作品《平面规则分割》，不难发现Sierpinski三角形中不断连接等边三角形的中点，挖去中间新的小三角形进行分割的方法与埃舍尔研究草图中所表现出的形状和大小，向中心有规律地缩小的相似图形的平面规则分割产生了跨时空跨地域的碰撞，二者不约而同地迸发出了分形结构的灵魂思想“自相似”。可以把分形理解为一种结构抑或是骨骼，但是太过于追求结构又会容易进入追求模版化的误区。一旦走入这种误区，画面就会变得单调且缺少感染力。只有融合作者本身情感与想法的作品才是真正的好作品，来自米兰图形设计师Andrea Minini针对动物进行了一组融合了分形结构的设计实验（见图1）。抽象的线体跃然纸上，设计者在单个线元素逐渐量化的过程中参照不同的结构骨骼不断迭代形成分形结构。为了营造画面立体透气的感觉作者运用变换粗细的方法。仔细观察可以发现线条粗且密集的地方基本上都出现在转折之处，每一处的安排都恰到好处，塑造体量感的同时有种飘逸清新的感觉，画面层次分明且没有压抑感。线结构的变换表现出了动物的神韵，受众仿佛可以通过画面感知到动物的内心活动。除了线体粗细的变化外，设计师还注意到了画面构图和颜色的运用，颜色处理比较柔和统一，意在突出线的空灵之感。猫的黑色线条给人睿智、灵敏之感；仙鹤的粉色有种温顺、娴雅之感；松鼠的赭石色让受众马上就可以联想到它们的食物坚果的颜色的同时烘托出松鼠机敏、可爱的性格特征。从构图部分进行分析，猫的构图占了四个角中的一个，选取了猫的局部，使画面更具张力和表现力。仙鹤则采用了两只仙鹤交错的方式，整体造型细腻小巧，交错部分自然形成了一种空间感。在松鼠的插画表现上，设计者把松鼠的身体部分放在了右下，尾巴部分放在左上，此处的巧思使画面更具玩味性。 　　分形艺术也可以突破单纯的纸上艺术，没有载体的限制，所以说其研究价值以及应用潜力都很大。这种艺术可以渗透于我们的吃、穿、住、行。图2是一套分形餐具，有康托尔叉、递归勺、科赫刀，每件餐具的柄部都印有经典的Julia图案以及一句广告语“The Infinities are Possible”（无穷是可能的）。试想如果我们用餐时使用这套餐具会不会食欲大增呢？生活需要趣味，有很多趣味都等待着我们去发掘和创造。Waibel的服装设计作品巧妙地把设计与时尚聚焦于几何形状之间的转换，把自己的褶皱创意应用到了服装设计中，错综复杂的褶皱纹理展现出一种分形理念的同时增加了衣服本身的韵味，不仅会改变原材料的质量，而且又赋予材料本身立体效果（见图3）。这种变化过程体现出了分形中从简到繁的哲学内涵，展现出一丝灵性与幽默。分形思维所产生的空间结构再加上设计者本身的领悟与想象可以创造出很多匪夷所思的作品，使视觉语言真正地得到多元化发展。笔者从大自然寻找灵感运用在图形试验中融入了分形的骨骼，之后再进行带有主观情感的抽象化处理（见图4）。通过具象形态的变形意在营造一种韵律美和视觉张力。“一千个读者就有一千个哈姆雷特”，该系列图形设计大家可以发挥想象力去对应你心中的景象。
　　4 发展展望
　　分形艺术另辟蹊径，为艺术家提供了一种全新的创作思路。它搭起了科学与艺术之间的桥梁，使理性与感性交融。分形图是用计算机语言编程而来，呈现的美不再是传统审美对形象的认识，它带给观赏者一种全新的视觉感受。传统美学理论是数字化艺术美学的基石，传统美学又为数字化艺术美学大厦的支撑。所以说分形艺术是传统美学理论的延续且具有自身的美学特征。它的错综复杂不仅唤起了科学的无限创造力，同时也使人感受到了艺术界我们未曾想象过的感染力。不久的将来将会应用到室内装潢、印刷品、新媒体等更多的领域中去，为我们的生活注入活力，同时也让更多的人感受到设计的魅力。总之，分形作为一种新的理念，正在把触角伸向更多的领域，正在跨学科吸取养分不断发展壮大。
　　参考文献：
　　[1] 钟云霄.混沌与分形浅谈[M].北京：北京大学出版社，2010.
　　[2] 埃舍尔（绘）（荷），紫图大师图典丛书编辑部.埃舍尔大师图典[M].陕西：陕西师范大学出版社，2003.
　　[3] 惠红梅.数字绘图中分形的艺术展现[J].美与时代，2012（11）.
　　作者简介：李晋尘（1990―），女，陕西西安人，西安美术学院2011级硕士研究生，西安交通大学城市学院专职教师，学科专业为现代设计艺术研究。
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