打開分形藝術(shù)的黑匣子

摘 要：“幻境風(fēng)云起，人間紛擾多。醉弄光影軀，輕舞自婀娜?！边@首詩就是對分形藝術(shù)的闡釋和概括。本文通過對分形理論及蘊(yùn)藏的哲學(xué)思想、自然界中的分形、分形結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行剖析，步步深入地打開分形藝術(shù)的黑匣子，最終總結(jié)其結(jié)構(gòu)規(guī)律并對其未來進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：分形；藝術(shù)；自然；哲學(xué)；圖形

分形藝術(shù)是科學(xué)與藝術(shù)聯(lián)姻的產(chǎn)物，它不僅是一種學(xué)科、一個理論、一個結(jié)構(gòu)，更是一種思維方式和理念，如果可以利用這種理念去觀察和思考，那么我們身邊的事物將會變得匪夷所思、儀態(tài)萬千。對分形結(jié)構(gòu)的理解和剖析有助于更加深刻地理解生活和創(chuàng)造藝術(shù)。

1 分形理論及分形中的哲學(xué)思想

（1）分形理論分析。分形理論是非線性科學(xué)中最重要的概念之一。1973年，IBM公司研究中心物理部研究員、哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)系教授曼德勃羅特（Benoit B.Mandelbrot）首次提出分形（Fractal）一詞。簡單地說，分形是一種粗糙的或破碎的幾何圖形，它的組成部分可以被無限細(xì)分，而且它的局部形狀一般與整體相似。究其本質(zhì)不難發(fā)現(xiàn)分形的三個重要特征是對稱性、自相似性和無窮性。其中最重要的特征就是自相似性，可分為三種類型：統(tǒng)計(jì)自相似、絕對自相似和近似自相似?？梢园堰@種結(jié)構(gòu)理解為重用基本單位模板的結(jié)構(gòu)，這些模板也適用于其他大小、復(fù)雜性和維度。對于受眾來說，這種可縮放結(jié)構(gòu)的視覺傳達(dá)比其他不能縮放的視覺傳達(dá)更加能夠保持其相關(guān)性。通過在設(shè)計(jì)的物理表達(dá)和它的核心目的之間編織關(guān)系，設(shè)計(jì)就變得可縮放了，并且每次能形成很多的方案。

（2）分形中蘊(yùn)藏的哲學(xué)思想。要對分形藝術(shù)進(jìn)行打油井式的研究僅僅分析其理論是不夠的，其中蘊(yùn)藏的哲學(xué)理念也同樣值得被關(guān)注和研究。雖然分形幾何學(xué)出現(xiàn)于1975年，但是在我國傳統(tǒng)的哲學(xué)思想中早已為分形理論的誕生埋下了伏筆?！兑捉?jīng)》中提到的“乾坤其易之門耶”就揭示了萬物的變化都是一個從簡到繁的過程，“易”及其演變規(guī)律就可推導(dǎo)到“繁”這個最終結(jié)果正是分形幾何中自相似的最好體現(xiàn)；《老子·道德經(jīng)》中“天下萬物生于有，有生于無。道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負(fù)陰而報陽，充氣以為和”便是印證了科赫曲線通過迭代次數(shù)的增加從有限轉(zhuǎn)化為無限這一質(zhì)變過程；《莊子·天地》中出現(xiàn)的“天地雖大，其化均也；萬物雖多，其治一也”就揭示了分形幾何中同一分形元通過反復(fù)迭代所產(chǎn)生的無窮效果。

2 描繪自然界的分形幾何

自然界是最好的建構(gòu)師，大自然沉默的智慧是我們無法想象的?！耙坏嗡軌蛴吵稣麄€太陽”這句普通的格言就蘊(yùn)藏著大自然的智慧：世界是按照自相似或全息的原理構(gòu)成的。大自然看似復(fù)雜但卻按照最簡單的方法構(gòu)成，我們身邊的每一個存在物都是大自然的作品，其構(gòu)成方式與分形幾何不謀而合，所以有人也稱分形幾何是一種大自然的幾何學(xué)。自然界中有很多變幻莫測的復(fù)雜事物，比如說天空中的云、蜿蜒的海岸線、百轉(zhuǎn)千回的地貌、交錯縱橫的血管都可以把其衍生方式理解為按照一種模式的復(fù)制。我們生活的世界是不規(guī)則的，擁有不同程度的復(fù)雜性。分形幾何則提供了這種不規(guī)則復(fù)雜現(xiàn)象中的秩序和結(jié)構(gòu)的新方法。

我們可以把自然界理解為被設(shè)計(jì)的，仔細(xì)觀察就可發(fā)現(xiàn)隨處可見的“分形設(shè)計(jì)”。下面從比較有代表性的閃電、花椰菜、孔雀進(jìn)行分析。閃電的力量是可怕而美麗的，它是云層間的正電荷和負(fù)電荷的電勢差超過一定的限度時產(chǎn)生的自然現(xiàn)象，云層間的氣體受到巨大電流的沖擊后被電離了，瞬間變?yōu)閷?dǎo)體，使得閃電的形狀是枝狀。所產(chǎn)生的分形是迷人但任意和沒有規(guī)律的。電擊穿也可以發(fā)生在其他的絕緣體中，但發(fā)生電擊穿時，所形成的圖案卻很相似。電擊穿是一種無規(guī)則的生長過程，近年來才認(rèn)識到電擊穿所產(chǎn)生的形狀是分形，它的分形維約是1.7。花椰菜的變種形式是一種極限分形蔬菜。它的圖案是斐波納契（Fibonacci）黃金螺旋的自然呈現(xiàn)形式，在這個對數(shù)螺旋線中，每一個直角轉(zhuǎn)彎與起始點(diǎn)的距離都被Φ值所約束，Φ值即黃金分割率?？兹搁_屏的瞬間令我們著迷，靜下心來觀察就會發(fā)現(xiàn)一支羽毛、頭頂?shù)聂崦?、展開的尾羽與全身呈現(xiàn)拓?fù)渫瑯?gòu)的關(guān)系，開屏?xí)r羽毛上的紋樣呈現(xiàn)就是分形中的仿射變化。大自然的睿智是人類無法想象的，它總會帶給我們一個又一個的驚喜，只要我們善于用眼睛去發(fā)現(xiàn)、用心去體會、用腦去分析就會發(fā)現(xiàn)來自大自然的饋贈。

3 分形結(jié)構(gòu)的應(yīng)用剖析

分形藝術(shù)帶給我們的啟迪是不可小覷的，如果我們運(yùn)用這種思維去分析就會發(fā)現(xiàn)這種藝術(shù)形式已經(jīng)滲透于生活中的各個角落。應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，常被應(yīng)用在繪畫、設(shè)計(jì)、攝影、裝置、雕塑等很多地方。常常帶給人一種綿綿不絕、悠遠(yuǎn)深長之感。

分形結(jié)構(gòu)與藝術(shù)創(chuàng)作的碰撞帶給我們一種神秘且華麗的視覺享受。數(shù)學(xué)的精確加上設(shè)計(jì)的創(chuàng)作靈感讓荷蘭科學(xué)思維版畫大師埃舍爾（M.C.Escher，1898～1972）名聲大振，他是能將形狀美和數(shù)學(xué)的結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的藝術(shù)大師。比較由波蘭數(shù)學(xué)家希爾賓斯基命名的很有代表性的線性分形Sierpinski三角形與埃舍爾的作品《平面規(guī)則分割》，不難發(fā)現(xiàn)Sierpinski三角形中不斷連接等邊三角形的中點(diǎn)，挖去中間新的小三角形進(jìn)行分割的方法與埃舍爾研究草圖中所表現(xiàn)出的形狀和大小，向中心有規(guī)律地縮小的相似圖形的平面規(guī)則分割產(chǎn)生了跨時空跨地域的碰撞，二者不約而同地迸發(fā)出了分形結(jié)構(gòu)的靈魂思想“自相似”?？梢园逊中卫斫鉃橐环N結(jié)構(gòu)抑或是骨骼，但是太過于追求結(jié)構(gòu)又會容易進(jìn)入追求模版化的誤區(qū)。一旦走入這種誤區(qū)，畫面就會變得單調(diào)且缺少感染力。只有融合作者本身情感與想法的作品才是真正的好作品，來自米蘭圖形設(shè)計(jì)師Andrea Minini針對動物進(jìn)行了一組融合了分形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（見圖1）。抽象的線體躍然紙上，設(shè)計(jì)者在單個線元素逐漸量化的過程中參照不同的結(jié)構(gòu)骨骼不斷迭代形成分形結(jié)構(gòu)。為了營造畫面立體透氣的感覺作者運(yùn)用變換粗細(xì)的方法。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)線條粗且密集的地方基本上都出現(xiàn)在轉(zhuǎn)折之處，每一處的安排都恰到好處，塑造體量感的同時有種飄逸清新的感覺，畫面層次分明且沒有壓抑感。線結(jié)構(gòu)的變換表現(xiàn)出了動物的神韻，受眾仿佛可以通過畫面感知到動物的內(nèi)心活動。除了線體粗細(xì)的變化外，設(shè)計(jì)師還注意到了畫面構(gòu)圖和顏色的運(yùn)用，顏色處理比較柔和統(tǒng)一，意在突出線的空靈之感。貓的黑色線條給人睿智、靈敏之感；仙鶴的粉色有種溫順、嫻雅之感；松鼠的赭石色讓受眾馬上就可以聯(lián)想到它們的食物堅(jiān)果的顏色的同時烘托出松鼠機(jī)敏、可愛的性格特征。從構(gòu)圖部分進(jìn)行分析，貓的構(gòu)圖占了四個角中的一個，選取了貓的局部，使畫面更具張力和表現(xiàn)力。仙鶴則采用了兩只仙鶴交錯的方式，整體造型細(xì)膩小巧，交錯部分自然形成了一種空間感。在松鼠的插畫表現(xiàn)上，設(shè)計(jì)者把松鼠的身體部分放在了右下，尾巴部分放在左上，此處的巧思使畫面更具玩味性。

分形藝術(shù)也可以突破單純的紙上藝術(shù)，沒有載體的限制，所以說其研究價值以及應(yīng)用潛力都很大。這種藝術(shù)可以滲透于我們的吃、穿、住、行。圖2是一套分形餐具，有康托爾叉、遞歸勺、科赫刀，每件餐具的柄部都印有經(jīng)典的Julia圖案以及一句廣告語“The Infinities are Possible”（無窮是可能的）。試想如果我們用餐時使用這套餐具會不會食欲大增呢？生活需要趣味，有很多趣味都等待著我們?nèi)グl(fā)掘和創(chuàng)造。Waibel的服裝設(shè)計(jì)作品巧妙地把設(shè)計(jì)與時尚聚焦于幾何形狀之間的轉(zhuǎn)換，把自己的褶皺創(chuàng)意應(yīng)用到了服裝設(shè)計(jì)中，錯綜復(fù)雜的褶皺紋理展現(xiàn)出一種分形理念的同時增加了衣服本身的韻味，不僅會改變原材料的質(zhì)量，而且又賦予材料本身立體效果（見圖3）。這種變化過程體現(xiàn)出了分形中從簡到繁的哲學(xué)內(nèi)涵，展現(xiàn)出一絲靈性與幽默。分形思維所產(chǎn)生的空間結(jié)構(gòu)再加上設(shè)計(jì)者本身的領(lǐng)悟與想象可以創(chuàng)造出很多匪夷所思的作品，使視覺語言真正地得到多元化發(fā)展。筆者從大自然尋找靈感運(yùn)用在圖形試驗(yàn)中融入了分形的骨骼，之后再進(jìn)行帶有主觀情感的抽象化處理（見圖4）。通過具象形態(tài)的變形意在營造一種韻律美和視覺張力。“一千個讀者就有一千個哈姆雷特”，該系列圖形設(shè)計(jì)大家可以發(fā)揮想象力去對應(yīng)你心中的景象。

4 發(fā)展展望

分形藝術(shù)另辟蹊徑，為藝術(shù)家提供了一種全新的創(chuàng)作思路。它搭起了科學(xué)與藝術(shù)之間的橋梁，使理性與感性交融。分形圖是用計(jì)算機(jī)語言編程而來，呈現(xiàn)的美不再是傳統(tǒng)審美對形象的認(rèn)識，它帶給觀賞者一種全新的視覺感受。傳統(tǒng)美學(xué)理論是數(shù)字化藝術(shù)美學(xué)的基石，傳統(tǒng)美學(xué)又為數(shù)字化藝術(shù)美學(xué)大廈的支撐。所以說分形藝術(shù)是傳統(tǒng)美學(xué)理論的延續(xù)且具有自身的美學(xué)特征。它的錯綜復(fù)雜不僅喚起了科學(xué)的無限創(chuàng)造力，同時也使人感受到了藝術(shù)界我們未曾想象過的感染力。不久的將來將會應(yīng)用到室內(nèi)裝潢、印刷品、新媒體等更多的領(lǐng)域中去，為我們的生活注入活力，同時也讓更多的人感受到設(shè)計(jì)的魅力。總之，分形作為一種新的理念，正在把觸角伸向更多的領(lǐng)域，正在跨學(xué)科吸取養(yǎng)分不斷發(fā)展壯大。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：李晉塵（1990—），女，陜西西安人，西安美術(shù)學(xué)院2011級碩士研究生，西安交通大學(xué)城市學(xué)院專職教師，學(xué)科專業(yè)為現(xiàn)代設(shè)計(jì)藝術(shù)研究。