打開分形藝術的黑匣子

摘 要：“幻境風云起，人間紛擾多。醉弄光影軀，輕舞自婀娜。”這首詩就是對分形藝術的闡釋和概括。本文通過對分形理論及蘊藏的哲學思想、自然界中的分形、分形結構的應用進行剖析，步步深入地打開分形藝術的黑匣子，最終總結其結構規律并對其未來進行展望。

關鍵詞：分形；藝術；自然；哲學；圖形

分形藝術是科學與藝術聯姻的產物，它不僅是一種學科、一個理論、一個結構，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、儀態萬千。對分形結構的理解和剖析有助于更加深刻地理解生活和創造藝術。

1 分形理論及分形中的哲學思想

（1）分形理論分析。分形理論是非線性科學中最重要的概念之一。1973年，IBM公司研究中心物理部研究員、哈佛大學數學系教授曼德勃羅特（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分，而且它的局部形狀一般與整體相似。究其本質不難發現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：統計自相似、絕對自相似和近似自相似。可以把這種結構理解為重用基本單位模板的結構，這些模板也適用于其他大小、復雜性和維度。對于受眾來說，這種可縮放結構的視覺傳達比其他不能縮放的視覺傳達更加能夠保持其相關性。通過在設計的物理表達和它的核心目的之間編織關系，設計就變得可縮放了，并且每次能形成很多的方案。

（2）分形中蘊藏的哲學思想。要對分形藝術進行打油井式的研究僅僅分析其理論是不夠的，其中蘊藏的哲學理念也同樣值得被關注和研究。雖然分形幾何學出現于1975年，但是在我國傳統的哲學思想中早已為分形理論的誕生埋下了伏筆。《易經》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”及其演變規律就可推導到“繁”這個最終結果正是分形幾何中自相似的最好體現；《老子·道德經》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。萬物負陰而報陽，充氣以為和”便是印證了科赫曲線通過迭代次數的增加從有限轉化為無限這一質變過程；《莊子·天地》中出現的“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迭代所產生的無窮效果。

2 描繪自然界的分形幾何

自然界是最好的建構師，大自然沉默的智慧是我們無法想象的。“一滴水能夠映出整個太陽”這句普通的格言就蘊藏著大自然的智慧：世界是按照自相似或全息的原理構成的。大自然看似復雜但卻按照最簡單的方法構成，我們身邊的每一個存在物都是大自然的作品，其構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。自然界中有很多變幻莫測的復雜事物，比如說天空中的云、蜿蜒的海岸線、百轉千回的地貌、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制。我們生活的世界是不規則的，擁有不同程度的復雜性。分形幾何則提供了這種不規則復雜現象中的秩序和結構的新方法。

我們可以把自然界理解為被設計的，仔細觀察就可發現隨處可見的“分形設計”。下面從比較有代表性的閃電、花椰菜、孔雀進行分析。閃電的力量是可怕而美麗的，它是云層間的正電荷和負電荷的電勢差超過一定的限度時產生的自然現象，云層間的氣體受到巨大電流的沖擊后被電離了，瞬間變為導體，使得閃電的形狀是枝狀。所產生的分形是迷人但任意和沒有規律的。電擊穿也可以發生在其他的絕緣體中，但發生電擊穿時，所形成的圖案卻很相似。電擊穿是一種無規則的生長過程，近年來才認識到電擊穿所產生的形狀是分形，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形式，在這個對數螺旋線中，每一個直角轉彎與起始點的距離都被Φ值所約束，Φ值即黃金分割率。孔雀開屏的瞬間令我們著迷，靜下心來觀察就會發現一支羽毛、頭頂的翎毛、展開的尾羽與全身呈現拓撲同構的關系，開屏時羽毛上的紋樣呈現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現、用心去體會、用腦去分析就會發現來自大自然的饋贈。

3 分形結構的應用剖析

分形藝術帶給我們的啟迪是不可小覷的，如果我們運用這種思維去分析就會發現這種藝術形式已經滲透于生活中的各個角落。應用領域也很廣泛，常被應用在繪畫、設計、攝影、裝置、雕塑等很多地方。常常帶給人一種綿綿不絕、悠遠深長之感。

分形結構與藝術創作的碰撞帶給我們一種神秘且華麗的視覺享受。數學的精確加上設計的創作靈感讓荷蘭科學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學的結構結合在一起的藝術大師。比較由波蘭數學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《平面規則分割》，不難發現Sierpinski三角形中不斷連接等邊三角形的中點，挖去中間新的小三角形進行分割的方法與埃舍爾研究草圖中所表現出的形狀和大小，向中心有規律地縮小的相似圖形的平面規則分割產生了跨時空跨地域的碰撞，二者不約而同地迸發出了分形結構的靈魂思想“自相似”。可以把分形理解為一種結構抑或是骨骼，但是太過于追求結構又會容易進入追求模版化的誤區。一旦走入這種誤區，畫面就會變得單調且缺少感染力。只有融合作者本身情感與想法的作品才是真正的好作品，來自米蘭圖形設計師Andrea Minini針對動物進行了一組融合了分形結構的設計實驗（見圖1）。抽象的線體躍然紙上，設計者在單個線元素逐漸量化的過程中參照不同的結構骨骼不斷迭代形成分形結構。為了營造畫面立體透氣的感覺作者運用變換粗細的方法。仔細觀察可以發現線條粗且密集的地方基本上都出現在轉折之處，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。線結構的變換表現出了動物的神韻，受眾仿佛可以通過畫面感知到動物的內心活動。除了線體粗細的變化外，設計師還注意到了畫面構圖和顏色的運用，顏色處理比較柔和統一，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想到它們的食物堅果的顏色的同時烘托出松鼠機敏、可愛的性格特征。從構圖部分進行分析，貓的構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力。仙鶴則采用了兩只仙鶴交錯的方式，整體造型細膩小巧，交錯部分自然形成了一種空間感。在松鼠的插畫表現上，設計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。

分形藝術也可以突破單純的紙上藝術，沒有載體的限制，所以說其研究價值以及應用潛力都很大。這種藝術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去發掘和創造。Waibel的服裝設計作品巧妙地把設計與時尚聚焦于幾何形狀之間的轉換，把自己的褶皺創意應用到了服裝設計中，錯綜復雜的褶皺紋理展現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）。這種變化過程體現出了分形中從簡到繁的哲學內涵，展現出一絲靈性與幽默。分形思維所產生的空間結構再加上設計者本身的領悟與想象可以創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展。筆者從大自然尋找靈感運用在圖形試驗中融入了分形的骨骼，之后再進行帶有主觀情感的抽象化處理（見圖4）。通過具象形態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”，該系列圖形設計大家可以發揮想象力去對應你心中的景象。

4 發展展望

分形藝術另辟蹊徑，為藝術家提供了一種全新的創作思路。它搭起了科學與藝術之間的橋梁，使理性與感性交融。分形圖是用計算機語言編程而來，呈現的美不再是傳統審美對形象的認識，它帶給觀賞者一種全新的視覺感受。傳統美學理論是數字化藝術美學的基石，傳統美學又為數字化藝術美學大廈的支撐。所以說分形藝術是傳統美學理論的延續且具有自身的美學特征。它的錯綜復雜不僅喚起了科學的無限創造力，同時也使人感受到了藝術界我們未曾想象過的感染力。不久的將來將會應用到室內裝潢、印刷品、新媒體等更多的領域中去，為我們的生活注入活力，同時也讓更多的人感受到設計的魅力。總之，分形作為一種新的理念，正在把觸角伸向更多的領域，正在跨學科吸取養分不斷發展壯大。

參考文獻：

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[2] 埃舍爾（繪）（荷），紫圖大師圖典叢書編輯部.埃舍爾大師圖典[M].陜西：陜西師范大學出版社，2003.

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作者簡介：李晉塵（1990—），女，陜西西安人，西安美術學院2011級碩士研究生，西安交通大學城市學院專職教師，學科專業為現代設計藝術研究。