吳文成老師：淺談混沌理論，與對藝術、建築的啟發

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
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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