A Tentative Argument for the Inclusion of Nature-Based Forms in Architecture
Yannick Joye
Proefschrift neergelegd tot het behalen van de graad van Doctor in de Wijsbegeerte Universiteit Gent Faculteit Letteren en Wijsbegeerte Maart, 2007
Promotor: Prof. Dr. Philip Van Loocke Leescommissie: Prof. Dr. Agnes Van Den Berg Prof. Dr. Malaika Brengman Prof. Dr. Nikos Salingaros Dr. Leen Meganck
© Yannick Joye
Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteur.
Noot: de auteur heeft niet alle copyrighthouders van de illustraties kunnen achterhalen. Belanghebbende partijen worden verzocht contact op te nemen met de auteur.
Table of Contents
Table of Contents I
Abstract (in Dutch) V
Acknowledgments VII
Introduction 1
Abstract 4
Chapter 1 An inborn affective affiliation with natural forms and landscape configurations 6 1. Introduction 6 2. What features make a place into a good habitat? 7 2.1. Appleton’s prospect-refuge theory 7 2.2. The informational model of the Kaplans 10 2.3. Roger Ulrich’s psychoevolutionary framework 14 2.4. Emotional affiliation with natural contents 16 2.4.1. The savanna hypothesis 16 2.4.1.1. The savanna hypothesis and aesthetic interventions 17 2.4.1.2. Tree shapes typical of savannas 20 2.4.1.3. Biome preferences of children 21 2.4.1.4. Criticisms of the savanna hypothesis 22 2.4.2. Water features, vegetation and flowers 23 2.4.3. Unthreatening animals 26 2.5. Critical evaluation: rapid affective processing of natural stimuli 27 3. The physiological, psychological and behavioural value of natural elements 29 3.1. Restoration as stress reduction 29 3.1.1. Empirical research into restoration as stress reduction 30 3.1.2. Further research into the relation between stress and nature 32 3.2. Attention Restoration Theory (ART) 34 3.2.1. Empirical research into Attention Restoration Theory 36 3.2.2. Further empirical research into the restorative power of natural settings 37 3.2.3. Critical notes 40 4. Brain correlates of the emotional affiliation with natural contents 41 4.1. Sensory Functional Theory 43 4.2. Correlation theories 45 4.3. Domain Specific Account 47 4.3.1. Neural correlates of the Domain Specific Account 50 4.3.1.1. Category-specific specialization at early levels of processing 50 4.3.1.2. The Domain Specific Account and emotion 53 4.3.2. Etnobiological evidence consistent with the Domain Specific Account 54 5. Biophilia as a unifying framework? 57 5.1. Characterization of biophilia and favourable arguments 57 5.1.1. Environmental psychology 62 5.1.2. Native biophilia 63 5.1.3. Cognitive biophilia 65 5.2. Devolution of biophilia 66 5.2.1. Empirical research into devolution 68 5.3. Critical notes on the biophilia hypothesis 69 6. Discussion 70
I Chapter 2 Inducing biophilic responses with nature-based architecture 74 1. Introduction 74 2. The value of nature-based design interventions 75 2.1. Creative effects of contact with natural form 75 2.2. Epistemological effects 76 2.3. Emotional effects 78 3. Integrating structural landscape features in architecture 81 3.1. Savanna 82 3.2. Prospect, refuge and hazard 84 3.3. Order and complexity 87 3.4. Mystery and legibility 91 4. Architectural implementations of natural contents 92 4.1. Integrating natural contents in the architectural context 92 4.2. Literally imitating natural contents 95 4.3. Schematic imitations of natural contents 98 4.3.1. Architectural implementations of vegetative elements 99 4.3.1.1. Trees as structural supports 101 4.3.1.2. Poetical engineering: Santiago Calatrava 104 4.3.2. Symbolic animal architecture 106 4.4. Architectural integration of low level features of natural contents 108 4.4.1. Preference and curvature 110 4.4.2. Curvature and naturalness 112 4.4.3. Biophobic features 115 4.4.4. Curves in architecture 117 4.4.4.1. Hundertwasser: biophilic intuitions 117 4.4.4.2. Curved architecture as expression 119 4.4.4.3. Blob architecture 121 5. Biophilic architecture and contextual embedding 132 6. Discussion 134
Chapter 3 Introducing naturalness by implementing fractal geometry in architectural design 137 1. Introduction 137 2. What is a fractal? 137 3. Fractals: the geometry of nature 142 4. Fractal aesthetics 144 4.1. Fractal dimension and aesthetic preference 145 4.2. Further support for the special status of an intermediate fractal dimension 147 4.3. Restorative responses associated with an intermediate fractal dimension 148 5. Evolutionary explanation of fractal aesthetics 150 6. Alternative explanations 151 6.1. Fractals and the peak shift effect 151 6.2. 1/f or ‘pink’ noise 152 6.2.1. Pink noise and aesthetics 155 6.2.2. Healing properties of 1/f noise 157 6.3. Critical notes 158 7. Appropriations of fractal geometry in architecture 159 7.1. Fractal architecture is ‘necessary’ because it expresses the current worldview 160 7.2. The sensory value of fractal architecture 161 8. Possible implementations of fractal geometry in architecture 163 8.1. Mathematical analyses of architecture – box-counting dimension 164 8.2. Fractal ground plans 166 8.2.1. Frank Lloyd Wright’s Palmer House 167 8.2.2. Ushida-Findlay 169
II 8.3. Fractal tiling 171 8.4. Three-dimensional fractal architecture 173 8.5. Fractal principles as a creative instrument 179 8.5.1. Fractal rhythms 180 8.5.2. Scaling factors 182 8.6. Symbolic fractal architecture and its rhetoric component 183 9. Is the issue of fractal architecture tenable? 187 10. Discussion 190
Conclusions 193
Bibliography 200
Sources of illustrations 215
Publications 223
III IV Abstract (in Dutch) Als gevolg van evolutie in een natuurlijke omgeving heeft de mens een esthetische voorkeur ontwikkeld voor bepaalde typische landschapsconfiguraties, en natuurlijke elementen. Onderzoek wijst uit dat deze eigenschappen ook een positieve invloed hebben op verschillende aspecten van het menselijke functioneren, en bijdragen tot stressreductie en een herstel van de gerichte aandacht. Men kan echter vaststellen dat er in moderne stedelijke omgevingen vaak steeds minder mogelijkheden zijn tot contact met natuurlijke elementen en landschapsconfiguraties. In deze doctoraatsthesis wordt beargumenteerd dat zo’n evolutie een subtiele negatieve impact kan hebben op ons psychologisch en fysiologisch welzijn. De centrale hypothese is dat dergelijke effecten kunnen worden tegengegaan door de architecturale imitatie, in de bebouwde omgeving, van vormeigenschappen die kenmerkend zijn voor natuurlijke entiteiten. Verschillende praktische voorstellen worden uitgewerkt, gaande van de letterlijke imitatie van natuur in architectuur, tot de implementatie van fractale geometrie in een bebouwde context.
V VI Acknowledgments