2007-03-29
淺談混沌理論,與對藝術、建築的啟發
文章論述/科學美學
2007-03-29
本文是台灣美術館之「數位藝術知識與創作流通平台」的邀稿
http://www.digiarts.org.tw/
淺談混沌理論,與對藝術、建築的啟發
吳文成

  處於演化、多變的大自然,人類難以預測的不只是氣象與命運,還有現實生活中的諸多不規則現象,例如在無風的密室裡,我們抽煙時,裊裊冉冉的煙圈,起初會像完好的氣泡緩緩直線上升,當它到達到某個高度,明明沒有干擾,它卻忽然間破裂成為混亂的漩渦。這些意料之外的現象處處可見,我們對於混亂非常恐懼,所以常常喜歡秩序甚於混亂,但是另一方面,全然的秩序卻又缺乏美感與神秘。看似涇渭分明的兩極端:秩序與混亂,使我們產生了難以捉摸的情結。一直到六O年代,科學家發現了秩序與混亂之間更高層次的雙向關聯,人們這才知道,「混沌」並非是毫無秩序的,它的紊亂只是表象,混沌的內部有著以往我們所不知的規則。

  混沌理論(Chaos Theory)在七O年代興起,八O年代達到高潮, 它代表了重塑科學體系的狂飆運動,被視為是繼相對論與量子力學之後,物理學最近一次的大革命。數十年間,混沌理論變成是新科學的代名詞,跨越了不同學科的界線,它將天南地北各領域的思想家聚集一堂。數學家、物理學家、生物學家、化學家、社會科學家、工程師都加入研究混沌理論的陣營,尋求各種不規則現象之間的聯繫,這些現象從人類心臟病猝死的原因,到股市大崩盤的前兆,都是混沌理論關注的對象。我們也不能忘記最後加入這陣營的藝術家們,他們正從混沌理論吸取豐富的設計意念。
蝴蝶效應:差之毫釐,失之千里

  在談藝術、建築與混沌之前,先來簡要談談混沌理論的內涵。這裡有兩個面向,可以分別用兩個例子來說明。首先混沌理論談「不可預測性」(Non-predictability),著名的蝴蝶效應(Butterfly Effect)提到:一隻在巴西翩翩起舞的蝴蝶,竟然在德克薩斯州引起一場龍捲風。這並非是隱喻,而是混沌理論藉以告訴人們不能再用傳統的眼光,與簡單的因果關係去理解這個世界了。蝴蝶效應的本質是:對初始條件的極度敏感,任何一個微小的事物,都可能引起一場巨大的變化,簡單講就是「差之毫釐,失之千里」,也就是:簡單產生了複雜、平衡趨向斷裂、秩序內含有隨機。然而更令人驚訝的是,混沌理論還談到了另一個相反的面向:複雜居然表現出簡單,斷裂又重新平衡,隨機也孕育了秩序。

孤立波:混沌邊緣的自組織現象

  科學家發現混沌並非是那麼神秘不可知的,而是有內秉的組織。例如波濤洶湧的海洋,看似沒有規則,但是水中的亂流常常會有節奏地自己組織起來,將雜亂調成整齊,而變為平滑的波浪,孤立波(Solitary Waves),穿過暴風雨,歷經千里遠而沒有形狀上的改變。這我們稱為:混沌邊緣的自組織(Self-Organization)現象。

  它讓系統在近似混沌的狀態,跳躍到另一個閃現的秩序,也讓表面紊亂的系統,卻含有內在的自我調整、將擾動轉化成彈性的能力。就好比是發明家、藝術家所有過的以下經驗:面對殫思極慮的難題,開始時充滿挫折與困惑,處於腦袋的混沌狀態,但是突然一絲靈感的介入,非常敏感的心智進入混沌邊緣,跳躍到新秩序的平面上,於是想到了妙不可言的創意。
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  混沌理論提供了當代科學豐富、前所未有的詞彙,諸如非線性(Non-Linear)、非局部性、內在隨機性(Inner Randomness)、自組織性、奇異吸引子(Strange Attractor)、空間碎形、漲落、分岔與週期倍增現象。它衝擊了以往呆板的科學觀念,甚至衝擊到企業管理、教育實務等等,我們想像不到的領域。當代建築美學,是混沌理論對藝術領域影響最深的範疇之一,日本建築師首先接受了混沌理論,把非線性、非連續性觀念引入建築設計裡。越來越多的建築師反對現代主義的線型邏輯,反對靜態的、秩序美的幾何造型,他們認為這些老舊的觀念會遏制他們的創作力。當代建築美學,於是向混沌理論取經。既然碎形(Fractal Geometry)是大自然的幾何學,而混沌是大自然的普遍現象,當代建築美學認為:建築創作的挑戰應當是,藝術家們如何去感受、如何去轉化、如何去回應大自然組織自身的方式。
  大自然組織自身的方式,例如「非線性」(混沌),它是秩序與混沌之雙向關聯的融合體,又例如「自相似性」(Self-Similarity)(碎形)則是多種同質/異質元素的拼貼與對稱。當代建築美學,期待去發展一種合乎新世界觀的思維、以非線性與自相似性為中心的設計理念,它追求平衡與混亂的妥協,追求造型之隨機的意外組合。他們想要同時傳達出整體結構的有機性(Organism),各部分元素的相互依賴。改造科學新面貌的混沌理論,對於當代建築美學來說,蘊涵了深刻、豐富的價值,提供了建築乃至整個藝術創作的新啟發。讓我飛離日本回到台灣的例子來談,在2004年,藝術工作者胡坤榮先生便針對台灣的「幾何抽象」藝術,做出了與「混沌理論」相呼應的詮釋。

  台北美術館在2004年八月展出「幾何.抽象.詩情」 [1] ,主要呈現一九六O年代以來至今「幾何抽象」藝術在台灣發展的面貌,共有十幾位藝術家的創作。胡坤榮先生同時為展出者與主講者,他指出 [2] :「幾何抽象」藝術中變形與移位的各種幾何圖形,是意識穿流、浮現、變演的世界投影,每件作品皆可視為一結構、空間、關係皆不穩定、不明朗的符號系統,隱約地與數學的「混沌理論」相呼應。他提到:元素處在平衡與斷裂之間的「混沌」狀態。作品中,那些小面積而色相鮮明、造型尖銳、姿態靈活的碎形,一如混沌理論中的「奇異吸子」,這些「隨機的擾動者」;輕微又難以捉摸的「微量元素」,轉變了系統的潛在力量,讓作品產生更多視覺活力和審美趣味,一種意猶未盡、涵味無窮的畫面呈現。

  例如我的觀察,莊普在1997年的《看我看我》,表現出混沌邊緣的元素擾動、穿流、變演、穩定與失衡交疊的意象,而張正仁在1999年的《城巿塵世之內》則是類似碎形的多種同質/異質元素的拼貼與對稱。

  接下來請跟我飛離台灣去美國看看。在美國最有名氣的抽象表現主義畫家帕洛克(Jackson Pollock,1912-1956), 他的畫在去年寫下了拍賣史上的最高價,帕洛克所獨創的滴流畫作是否也體現了「混沌」、「碎形」的精神 [3] ?這種野性的、原始奔放的畫風,究竟只是對循規蹈矩的傳統藝術的諷刺,還是帕洛克深藏在內心的藝術意象與——「混沌」所意涵的非線性、「碎形」所表現的自我相似性——不謀而合?帕洛克曾經這樣解釋自己的創作理念:「我關注的是大自然的韻律!」而混沌理論、碎形幾何所揭示的也正是大自然的韻律,這韻律是人類在這四十年間才發現的。
  在當代科學前沿,混沌理論扮演承先啟後的角色,它承繼系統科學的資產,揭開複雜性科學的序幕。混沌理論與碎形幾何,同時創造了使用電腦來處理特殊圖形,在複雜的表相之下,捕捉奇幻與細膩結構圖案的特殊技巧。利用電腦所繪製的碎形、混沌圖形,不但頻繁地出現在國際會議的文集上與工程刊物的華麗封面上,它們也是數位藝術的巡迴展覽的主要對象。我們可以再擴大一點說,當代科學的新觀念,諸如非線性、有機性、混沌、碎形、自組織現象、複雜適應性系統等等,已經受到數位設計界的重視。我們可以預期,將來科學觀念、電腦科技與藝術領域的更多交流。
[1] http://www.tfam.gov.tw/exhibit/exh_01.asp?exhibit_no=169&Item=now
[2] http://www.tfam.gov.tw/education/edu_01.asp?edu_no=473&sName=time
[3] http://www.sciam.com.tw/read/readshow.asp?FDocNo=175&CL=18