Teadlased selgitavad, miks rahvahulgad moodustavad mõnikord korrapäraseid sõiduradasid

Toetudes Albert Einsteini poolt esmakordselt välja töötatud ideedele, on Ühendkuningriigi ja Poola teadlased loonud uue teooria, mis selgitab, kuidas organiseeritud, vastupidiselt voolavad liikumisrajad võivad ilmneda näiliselt korrastamata süsteemides, sealhulgas inimeste massides. Eesotsas Tim Rogers Bathi ülikoolis kontrollis meeskond oma mudelit, jälgides tõelisi inimmassi.

“Laning” on näide spontaansest organiseeritusest looduses ja oleks tuttav kõigile, kes on kõndinud mööda tiheda liiklusega tänavat või koridori. Kui kaks inimrühma suurest rahvahulgast kõnnivad vastassuundades, organiseerivad nad end sageli paralleelseteks, vastassuunalisteks radadeks, ilma et neile oleks antud juhiseid, kuhu nad peaksid kõndima. See vähendab kokkupõrgete ohtu ja parandab mõlema rühma liikumise efektiivsust.

Selline käitumine ei ilmne mitte ainult tundlike olendite süsteemides, vaid seda võib leida ka olukordades, mis ulatuvad vastupidiselt laetud osakeste liikumisest keerukates plasmades kuni elektriliste signaalide vastupidiselt levimiseni piklikes närvirakkudes. Siiski on sellel nähtusel veel palju aspekte, mida mõistetakse halvasti.

Arutelu lahendamine

"Hoolimata selle laialdasest esinemisest ei ole ikka veel üksmeelt rihmade füüsilise päritolu kohta," ütleb Rogers. "Selle arutelu lahendamiseks on vaja kvantitatiivset teooriat, mida saaks testida simulatsioonide ja katsetega."

Oma teooria ülesehitamiseks koostas Rogersi meeskond – mis hõlmas ka Karol Bacik Bathi ülikoolis ja Bogdan Bacik Katowice kehakultuuriakadeemias – lähtusid teoreetilisest lähenemisest, mille Einstein võttis esmakordselt kasutusele 1905. aastal.

Ühes oma esimestest suurematest kaastöödest füüsikasse uuris Einstein mikroskoopiliste osakeste, nagu õietolmuterade, juhuslikku Browni liikumist, kui veemolekulid neid tõukavad. Ta näitas, kuidas liikumist saab mõista, võttes arvesse paljude väikeste molekulaarsete kokkupõrgete kumulatiivset mõju.

Väikesed kohandused

Rakendades samu kontseptsioone vastuvoolu inimhulkadele, leidis meeskond, et nad suudavad ühendada üksikute inimeste liigutused – igaüks teeb oma liikumisteid pidevalt väikeseid kohandusi, et vältida üksteisega kokkupõrkeid – rahvahulga üldiste liikumistega. „Matemaatiliselt on see statistilise füüsika harjutus – keskmiste väärtuste võtmise kunst süsteemides, kus komponente on liiga palju, et neid eraldi jälgida,“ selgitab Rogers.

Lisaks arvutisimulatsioonide tegemisele katsetas meeskond oma mudelit, tehes mitmeid katseid tõeliste inimhulkadega. Nendes osales 73 osalejat, kes kõndisid ruudukujulisel areenil.

"Lisaks vanale mõistatusele uue valguse heitmisele tekitas meie analüüs ka mitmeid uusi hüpoteese, " ütleb Rogers. Üks neist huvitavatest käitumisviisidest ilmnes siis, kui meeskond paigutas sisse- ja väljapääsu väravad areeni serva. Sel juhul leidsid nad, et sõidurajad kaldusid sõltuvalt väravate asukohast kõverduma paraboolse, hüperboolse või elliptilise kujuga.

Liikluseeskirjad

"Samuti näitasime, et jalakäijatele mõeldud liiklusreeglite kehtestamisel võib olla mõningaid soovimatuid tagajärgi," jätkab Rogers. "Näiteks kui inimestel kästakse püüda alati paremalt mööda sõita, moodustavad nad sõiduradasid, mis lõpuks kalduvad." See muster tekkis seetõttu, et enamik jalakäijaid eelistab teineteisest kõrvale põikledes pöörata paremale, rikkudes oma sõiduradade kiraalset sümmeetriat (vt joonist).

Meeskond rõhutab, et nende uuring kehtib ainult süsteemide kohta, mille tihedus on alla teatud. Kui inimesed on liiga tihedalt kokku pandud, võivad voolavad sõidurajad takerduda ja Einsteini Browni liikumine pole enam asjakohane.

Olles oma teooriat kontrollinud, loodab kolmik seda kasutada, et avastada pealtnäha korratute rahvahulkade mustreid, mis on seni jäänud varasemate mudelite piirangute tõttu varjatuks.

Nende avastused võivad anda ka sügavama ülevaate rahvahulga dünaamikast, bioloogiast ja füüsikast, kus iseorganiseeruvad rajad mängivad inimeste, osakeste ja teabe liikumises võtmerolli.

Uuringut kirjeldatakse artiklis teadus.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/