Les scientifiques expliquent pourquoi les gens dans les foules forment parfois des voies ordonnées

En s'appuyant sur des idées développées pour la première fois par Albert Einstein, des chercheurs du Royaume-Uni et de Pologne ont créé une nouvelle théorie qui explique comment des voies de mouvement organisées et à contre-courant peuvent émerger dans des systèmes apparemment désordonnés - y compris des foules de personnes. Dirigé par Tim Rogers à l'Université de Bath, l'équipe a vérifié son modèle en observant de vraies foules humaines.

"Laning" est un exemple d'organisation spontanée dans la nature, et serait familier à quiconque a marché le long d'une rue ou d'un couloir animé. Lorsque deux groupes de personnes dans une grande foule marchent dans des directions opposées, ils s'organisent souvent en voies parallèles à contre-courant sans recevoir d'instructions sur l'endroit où ils doivent marcher. Cela réduit le risque de collisions et améliore l'efficacité du mouvement pour les deux groupes.

Ce comportement n'émerge pas seulement dans les systèmes d'êtres sensibles, il peut également être trouvé dans des situations allant des mouvements de particules chargées de manière opposée dans des plasmas complexes, à des signaux électriques de contre-propagation dans des cellules nerveuses allongées. Cependant, de nombreux aspects du phénomène sont encore mal compris.

Régler un débat

"Malgré son apparition généralisée, il n'y a toujours pas de consensus sur l'origine physique du laning", déclare Rogers. "Pour régler ce débat, il faut une théorie quantitative, qui puisse être testée par des simulations et des expériences."

Pour construire leur théorie, l'équipe de Rogers - qui comprenait également Karol Bacik à l'Université de Bath et Bogdan Bacik à l'Académie d'éducation physique de Katowice - s'inspirent d'une approche théorique adoptée pour la première fois par Einstein en 1905.

Dans l'une de ses premières contributions majeures à la physique, Einstein a examiné le mouvement brownien aléatoire de particules microscopiques telles que les grains de pollen lorsqu'ils sont bousculés par des molécules d'eau. Il a montré comment le mouvement peut être compris en tenant compte des effets cumulatifs de nombreuses minuscules collisions moléculaires.

Petits ajustements

En appliquant les mêmes concepts à des foules humaines à contre-courant, l'équipe a découvert qu'elle pouvait lier les mouvements de personnes individuelles - chacune faisant de petits ajustements constants à leurs chemins pour éviter de se heurter - avec les mouvements globaux d'une foule. "Mathématiquement, c'est un exercice de physique statistique - l'art de prendre des moyennes dans des systèmes où les composants sont trop nombreux pour être suivis individuellement", explique Rogers.

En plus de faire des simulations informatiques, l'équipe a testé son modèle en faisant une série d'expériences avec de vraies foules humaines. Celles-ci impliquaient 73 participants marchant dans une arène carrée.

"En plus de jeter un nouvel éclairage sur l'ancien casse-tête, notre analyse a également généré plusieurs nouvelles hypothèses", déclare Rogers. L'un de ces comportements intéressants est apparu lorsque l'équipe a placé des portes d'entrée et de sortie au bord de l'arène. Dans ce cas, ils ont constaté que les voies avaient tendance à se courber en formes paraboliques, hyperboliques ou elliptiques, selon la position des portes.

Les règles de circulation

"Nous avons également montré que l'introduction de règles de circulation pour les piétons peut avoir des effets indésirables", poursuit Rogers. "Par exemple, quand on dit aux gens d'essayer de toujours dépasser par la droite, ils forment des couloirs qui finissent par s'incliner." Ce modèle est apparu parce que la plupart des piétons préfèrent tourner à droite en esquivant, brisant la symétrie chirale de leurs voies (voir figure).

L'équipe souligne que leur étude ne s'applique qu'aux systèmes en dessous d'une certaine densité. Si les gens sont trop serrés, les voies fluides peuvent se bloquer et le mouvement brownien d'Einstein n'est plus pertinent.

Après avoir vérifié leur théorie, le trio espère l'utiliser pour découvrir d'autres modèles dans des foules apparemment désordonnées, qui sont jusqu'à présent restées cachées par les limites des modèles précédents.

Leurs découvertes pourraient également fournir des informations plus approfondies sur la dynamique des foules, la biologie et la physique où les voies auto-organisées jouent un rôle clé dans la circulation des personnes, des particules et des informations.

La recherche est décrite dans Sciences.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• Platoblockchain. Intelligence métaverse Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/