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熵與當代美學:從熱力學到資訊理論

熵與當代美學:從熱力學到資訊理論

Entropy and Contemporary Aesthetic: from Thermodynamics to Information Theory

當藝術的視野站在「熵」的時間之箭(熱力學)上,在更多元的創作範疇(生態學)望向資訊的生產量(資訊理論),在再次回望「熵」的概念以及其在當代美學實踐上的面貌時,或許將有助於進一步去想像藝術其未來的「可能性」。

1971年,德裔完形心理學學者魯道夫.安海姆(Ludolf Arnheim)發表了《熵與藝術:論無序與有序》(Entropy and Art An Essay on Disorder and Order),這篇以熱力學第二定律所提出的「熵」(entropy)概念,作為其探討藝術表現形式的基本理論骨架。

」意指計算一個熱力學系統中失序現象的值,也就是「熵」是衡量該系統混亂的程度。根據熱力學第二定律:「孤立系統的自發過程總是從熱力學機率小的宏觀狀態向熱力學機率大的宏觀狀態轉變」,以冰塊融化為例,冰塊中行列分明的水分子是秩序最嚴謹的狀況,然而冰塊終將逐漸融化成液體甚至蒸發成氣體,而水分子也就各自一方混亂無序,這個過程即可視為朝著最大熵狀態方向前進。從熱力學第二定律看宇宙,則其作為一個孤立系統,在能量守恆的情況下,終將朝向最大的亂度(熵)前進,而宇宙從秩序逐漸朝向失序的過程,即是「時間」必然從過去朝向未來的證明。

從熱力學對於「時間」的定義看安海姆的論文,或許可以說安海姆的企圖還在於以熱力學第二定律的時間之箭指向作為「藝術史」那個形而上的指向,通過以「熵」作為發展趨向,「藝術史」得以跳脫過往黑格爾歷史哲學裡那飄忽且欠缺明確定義範圍的「時代精神」,重新將歷史的形而上發展趨勢,置諸於宇宙牢不可破的時間性必然。安海姆嘗試以物理量去衡量與描述藝術,還可以從他巧妙地引用了諸如:「功率/力量」(power)、「力場/場域」(field)、「作用力/力量」(force)、「張力/緊張感」(tension)、「動力/動態」(dynamics)等等物理/藝術的雙關名詞中看見。

廖琳俐系列作品「非恆態」。(圖/廖琳俐提供)

大約在安海姆發展關於如何以「熵」來思考藝術的同一時期,藝術家羅伯.史密森(Robert Smithon)也開始了一個全新的藝術思索。放棄了大多數藝術家將他們的神話、信仰、情緒等在繪畫裡反覆述說的創作模式,史密森體會到:「這種純任感性的抒發終究是無法長久的……。」

1966年,藝術家於《藝術論壇》(Artforum)發表了〈熵與新紀念碑〉(The New Monuments and Entropy)這篇從「熵」與「時間」來思考藝術家創作的對抗文章。史密森察覺當時的雕塑作品大多捨棄了傳統的大理石和青銅,而開始使用工業產品如玻璃、塑膠、鉻、電力等,也開始注意到某種低水平線的風景輪廓,如採石場或礦區等,一片偏僻、邊緣化的地方,其實都能納入創作領域。文中提及了諸如:丹.弗萊明(Dan Flavin)、唐納.賈德(Donald Judd)以及索.勒維(Sol LeWitt)等人的作品皆具備了「熵」的概念。史密森將熱力學的「熵」和藝術史的「紀念碑」概念結合成他對「時間」的藝術探討,而史密森的作品《螺旋堤》(Spiral Jetty)作為一種與自然共存的結構便是藝術家結合了「熵」與「紀念碑」概念的具體實踐。

無論是安海姆抑或是史密森,可以確定的是「熵」作為一個具時間指向的物理量,其於1970年代正式地走入了藝術及美學的思索與探討中。值得注意的是,藝術對於「熵」的討論在這一時期還處於19世紀末至20世紀初發展完成的「熱力學」範疇的概念。然而,「熵」這個概念卻漸次地發展出生物熵(負熵現象)、生態熵(生物多樣性)乃至於資訊熵(資訊量/夏儂熵)等各種不同科學範疇的詮釋。與此同時,「藝術」創作的範疇也漸次擴展及多樣,而藝術創作所意欲生產的「資訊」也逐步遞增。因此,當藝術的視野站在「熵」的時間之箭(熱力學)上,在更多元的創作範疇(生態學)望向資訊的生產量(資訊理論),在再次回望「熵」的概念以及其在當代美學實踐上的面貌時,或許將有助於進一步去想像藝術其未來的「可能性」。

在熱力學的耗散中:作為時間性造型的「熵」

如果說,史密森的作品《螺旋堤》是藝術家對於「熵」與「紀念碑」二者對於「時間」的抗詰辯證的具體證明,那麼保羅.科斯(Paul Joseph Kos)的作品《溶冰之聲》(The Sound of Ice Melting,1970)則更為鮮明地將「熵」這個概念顯現在融冰的過程中;那逐漸潰散的堅固型態,隨著「熵」的「時間之箭」漸次消逝,於是聲音成為了某種存在在耗散過程中所散發的最後吟唱。這個從「秩序」朝向「無序」的過程,同樣地成為了台灣年輕藝術家廖琳俐對於「繪畫」這個亙古彌新的藝術類型的討論。在其個展「非恆態」中,藝術家從展覽的命名開始,便指出了物質的變動性、時間性乃至於不確定性,乃是其作品和展覽的重要藝術訴求與作品特徵。

藝術家的系列作品「非恆態」在凝然的藍色染料冰塊中,讓我們看見了染料分子的分佈回應著熱力學的分子運動模式。而其受到溫度與重力牽引而緩緩滴落的藍色水滴,在紙上以自有的秩序暈染著,整個作品的過程真正作用的僅僅是不可見能量的耗散過程,卻又以可見的痕跡昭示於觀者眼前。恰是「熵」讓「時間」成為無不可逆的物理量(此所以科幻電影《天能》將時光倒流描述為反熵的過程),而藝術家通過顯形「熵」的作用性讓「時間」成為了審美的對象。

廖琳俐系列作品「非恆態」。(圖/廖琳俐提供)

從熱力熵到資訊熵:光、電以及感光元件

攝影,一直是高度依附於「物理學」機制的創作類型。若仔細拆解攝影的機械構成,其基本上可以分成幾個主要部分:鏡頭、快門、暗箱、底片或感光元件。在這個基本機構組成中,鏡頭決定了對能量(光)或資訊對象的選擇,快門決定了資訊量(入光量),暗箱則負責將流入的資訊以化學反應、電子訊號的方式進行儲存。攝影從一開始即是一種「熵」的流轉。

從「熵」的角度看攝影,那麼彭一航的系列作品「黯光」,可以說是最反攝影卻又最真實的攝影。藝術家以機身鏡頭蓋罩住後,開機後並設定快門時間,過程中感光元件自主地在暗箱中進行能量的發散與捕捉。作品一開始即取消了成為攝影的必然條件(鏡頭與對象),也因此這個攝影行為本身成為了一個「反」或者「解」攝影的狀態。值得注意的是,恰是在藝術家這個嘗試中,我們得以窺見攝影本質上是完全依附於「熵」的流變而存在的藝術類型。恰是在「熵」這個本質基礎上,通電後的感光元件即使沒有接收來自於外部的資訊,其發熱時所產生的黑體輻射效應,乃至於發熱過程中造成電子元件內部晶片運算的擾動而生成的訊號,都構成了作品得以出現「影像」的基礎。與此同時,彭一航的攝影實踐解構了既有的成像機制,卻將攝影的本質帶到了更為基本的熱力學性質中去思考攝影的可能。在彭一航的攝影實踐中,「熵」從熱力學朝向資訊理論持續轉化著。

彭一航的系列作品「黯光」於展覽現場。(圖/彭一航提供)

雜訊與演算法:資訊熵及秩序感

從資訊理論的角度上詮釋「熵」的概念,其著重於接收的每條消息中包含的資訊的平均量。對於「資訊熵」最好的理解為:量度不確定性的值而非量度確定性的值(發現不知道比已知更有價值,也就是衡量未知資訊的發生機率)。亦即,當比較不可能發生的事情發生時,事實上會提供出更多的資訊。也因此在資訊的世界中,「資訊熵」越高,資訊的傳輸越多,「資訊熵」越低,則意味著傳輸的資訊越少。

有別於「資訊熵」,「演算法」(algorithm)在數學(算學)和電腦科學之中,指一個被定義好的、可施行其指示的有限步驟或次序,其包含一系列定義清晰的指令,並可於有限的時間及空間內清楚地表述出來的方法。以1+2+3…+100這個計算為例,演算法即是:「等差數列的和,等於其首項與末項的和,乘以項數除以2。」相較於重複相加100次,等差數列和的公式將演算次數壓縮至一次加法,一次乘法以及一次除法,並且清晰定義出首項、末項、項數。其核心是建立問題抽象的模型和明確的求解目標。沿著這個將大量數據進行最有效率計算的邏輯去思考AI,那麼依據「大概率」現象並以「大數據」進行訓練,便成為了構成AI架構的主要基礎。儘管「演算法」有效地協助處理資訊,然而其依據「大概率事件」學習的基礎,卻和「小概率事件」價值更高的「資訊熵」概念產生了本質上的矛盾。這個矛盾構成了藝術家陳姿尹的作品《如何使用AI提升照片品質|Noise Reduction、Super Resolution教學》。

陳姿尹,《如何使用AI提升照片品質|Noise Reduction、Super Resolution教學》。(圖/陳姿尹提供)

作品《如何使用AI提升照片品質|Noise Reduction、Super Resolution教學》中,藝術家擬仿YouTube上的影像編修教學自媒體,對「航海家1號」(Voyager 1)於40億英里外(64億公里外)所拍攝的一張地球照片,天文學家卡爾.薩根(Carl Edward Sagan)稱為「暗淡藍點」(Pale Blue Dot)的照片,進行AI降噪及AI超解析度等提升照片品質新技術的教學。值得注意的是,在這張以一台窄角鏡頭並使用了藍色、綠色和紫色的濾光鏡於黃道之上32°拍攝的照片中,地球的大小只佔整張照片的0.12像素。有趣的是,恰是這個極小的位元數,讓當代的AI演算法自動地將藝術家生活的地球「移除」了。

在這張「暗淡藍點」的照片中,「雜訊」或者說唯一有意義的不確定性雜訊,在演算法的步驟中成為了被消除的無意義資訊。這個基於視覺秩序感而設計出的影像軟體,最大程度地實現了「秩序感」,卻在同時最深刻地抹除了「影像」意義。在那僅僅0.12像素的小暗淡藍點上,陳姿尹幽默地引領了觀者重新省思人工智慧演算法、視覺秩序感以及當代藝術美學中概念的種種。如果藝術追求的是「資訊熵」的極大化,那麼或許藝術創作與「演算法」之間,還存在許多可辯證的空間。

熵的美學後設意義

安海姆嘗試將藝術史過往以「時代精神」來詮釋其不可知道的歷史動力,重新將繪畫發展從有序(古典)到無序(抽象)的過程,置諸於熱力學「熵」的概念上來詮釋藝術歷史發展的動力趨向。相較於安海姆的歷史發展趨向,藝術家史密森則以「熵」的概念再一次探討藝術創作與時間關係的辯證。而為了表現「熵」的概念,許多新的藝術形式從而發展起來。類型的增加讓藝術創作具備更大的生態多樣性,亦即藝術類型的「生態熵」在時間的過程中持續擴大,並且作品中的平均資訊蘊含量亦即「資訊熵」也越來越大。儘管安海姆以熱力學的熵來作為藝術史的發展指向,或許由於過度窄化「熵」的詮釋概念,從而難以匹配藝術歷史的真實走向。然而,若從更多元的「熵」詮釋來看1960年代以後藝術歷史的發展趨向,那麼可以說,藝術的發展趨向基本上就是朝著更具多樣性(生態熵)以及朝著資訊量(資訊熵)的增加趨勢前進與發展。

與此同時,這個過程或許一如構造定律(constructal law)所描述的,能量和物質在物理網路(如河流)和生物網路(如血管)中的流動般,一個系統(flow system)要繼續存在,系統應該致力於將能量消耗減少到最低限度,而同時將消耗單位能量產生的熵提高到最大限度。在藝術創作的系統中,最少或許指的是消耗最少能量與物質消耗,並極大化「意義」與「訊息」的熵值。在熱力學第二定律的時間之箭上,藝術創作的歷史沿著生態學與資訊理論的熵值持續增生前進。

彭一航的系列作品「黯光」。(圖/彭一航提供)
沈伯丞( 22篇 )