دانشمندان توضیح می دهند که چرا مردم در شلوغی گاهی اوقات خطوط منظمی را تشکیل می دهند

دانشمندان توضیح می دهند که چرا مردم در شلوغی گاهی اوقات خطوط منظمی را تشکیل می دهند

تمبر زمان: 12 آوریل 2023 ساعت 9:08 صبح

ایجاد خطوط
در خط خود بمانید: عکسی از بالا که خطوط کج را نشان می دهد که توسط دو گروه از مردم (قرمز و آبی) در جهت مخالف حرکت می کنند (با فلش نشان داده شده است). شیب نتیجه یک قانون عبور و مرور به سمت راست است. (تخصص: دانشگاه باث)

محققان بریتانیایی و لهستانی با استفاده از ایده‌هایی که ابتدا توسط آلبرت انیشتین ایجاد شد، نظریه جدیدی ایجاد کردند که توضیح می‌دهد چگونه خطوط حرکتی سازمان‌یافته و متضاد می‌توانند در سیستم‌های به ظاهر بی‌نظم - از جمله انبوهی از مردم - پدیدار شوند. به رهبری تیم راجرز در دانشگاه باث، این تیم مدل خود را با مشاهده جمعیت واقعی انسان تایید کرد.

"Laning" نمونه ای از سازماندهی خودجوش در طبیعت است و برای هر کسی که در یک خیابان شلوغ یا راهرو قدم زده است آشنا است. هنگامی که دو گروه از مردم در یک جمعیت بزرگ در جهت مخالف راه می‌روند، اغلب خود را در خطوط موازی و متقابل سازماندهی می‌کنند بدون اینکه به آنها دستورالعملی داده شود که کجا باید راه بروند. این امر خطر برخورد را کاهش می دهد و کارایی حرکت را برای هر دو گروه بهبود می بخشد.

این رفتار نه تنها در سیستم‌های موجودات ذی‌شعور ظاهر می‌شود، بلکه می‌توان آن را در موقعیت‌هایی از حرکات ذرات باردار مخالف در پلاسمای پیچیده گرفته تا سیگنال‌های الکتریکی ضد انتشار در سلول‌های عصبی دراز مشاهده کرد. با این حال، هنوز جنبه های زیادی از این پدیده وجود دارد که به خوبی درک نشده اند.

حل کردن یک بحث

راجرز می‌گوید: «علی‌رغم شیوع گسترده آن، هنوز هیچ اتفاق نظری در مورد منشأ فیزیکی لنج وجود ندارد. برای حل این بحث، نیاز به یک نظریه کمی است که بتوان آن را در برابر شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌ها آزمایش کرد.»

برای ساختن نظریه خود، تیم راجرز - که شامل کارول باچیک در دانشگاه باث، و بوگدان باچیک در آکادمی تربیت بدنی در کاتوویتس - از رویکردی نظری که اولین بار توسط انیشتین در سال 1905 اتخاذ شد، نشأت گرفته است.

انیشتین در یکی از اولین کارهای مهم خود در فیزیک، حرکت تصادفی براونی ذرات میکروسکوپی مانند دانه های گرده را که توسط مولکول های آب به اطراف تکان می خورد، بررسی کرد. او نشان داد که چگونه می توان حرکت را با محاسبه اثرات تجمعی بسیاری از برخوردهای مولکولی کوچک درک کرد.

تنظیمات کوچک

با به کار بردن مفاهیم مشابه برای جمعیت‌های انسانی متضاد، تیم دریافتند که می‌توانند حرکات افراد منفرد را - که هرکدام برای جلوگیری از برخورد با یکدیگر تغییرات کوچکی در مسیرشان انجام می‌دهند - با حرکات کلی یک جمعیت مرتبط کنند. راجرز توضیح می‌دهد: «از نظر ریاضی، این یک تمرین در فیزیک آماری است - هنر میانگین‌گیری در سیستم‌هایی که اجزای آن بیش از حد زیاد هستند که نمی‌توان آن‌ها را به صورت جداگانه پیگیری کرد».

این تیم علاوه بر انجام شبیه سازی های کامپیوتری، مدل خود را با انجام یک سری آزمایش با جمعیت واقعی انسان آزمایش کرد. این شامل 73 شرکت کننده بود که در یک میدان مربع راه می رفتند.

راجرز می‌گوید: «به‌جز روشن‌کردن نور جدیدی بر پازل قدیمی، تجزیه و تحلیل ما چندین فرضیه جدید نیز ایجاد کرد. یکی از این رفتارهای جالب زمانی ظاهر شد که تیم دروازه های ورود و خروج را در لبه میدان قرار داد. در این مورد، آنها دریافتند که خطوط بسته به موقعیت دروازه ها به شکل های سهموی، هذلولی یا بیضوی منحنی می شوند.

قوانین راهنمایی و رانندگی

راجرز ادامه می دهد: «ما همچنین نشان دادیم که معرفی قوانین راهنمایی و رانندگی برای عابران پیاده ممکن است اثرات نامطلوبی داشته باشد. به عنوان مثال، وقتی به مردم گفته می شود سعی کنید همیشه از سمت راست عبور کنید، خطوطی را تشکیل می دهند که در نهایت کج می شوند. این الگو به این دلیل پدیدار شد که اکثر عابران پیاده ترجیح می‌دهند هنگام طفره رفتن از یکدیگر به راست بپیچند و تقارن کایرال خطوط خود را بشکنند (شکل را ببینید).

این تیم تاکید می کند که مطالعه آنها فقط برای سیستم های زیر تراکم معین اعمال می شود. اگر افراد خیلی محکم در بسته بندی شوند، مسیرهای روان می توانند مسدود شوند و حرکت براونی اینشتین دیگر مرتبط نیست.

این سه نفر پس از تأیید نظریه خود، امیدوارند از آن برای کشف الگوهای دیگر در جمعیت های به ظاهر بی نظم استفاده کنند، که تاکنون با محدودیت های مدل های قبلی پنهان مانده اند.

اکتشافات آنها همچنین می تواند بینش عمیق تری در مورد دینامیک جمعیت، زیست شناسی و فیزیک ارائه دهد که در آن خطوط خودسازماندهی نقش کلیدی در جریان افراد، ذرات و اطلاعات دارند.

تحقیق در شرح داده شده است علم.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک