A tudósok megmagyarázzák, hogy az emberek a tömegben miért alakítanak ki néha rendezett sávokat

Az elsőként Albert Einstein által kidolgozott ötletek alapján az Egyesült Királyság és Lengyelország kutatói új elméletet hoztak létre, amely megmagyarázza, hogyan alakulhatnak ki szervezett, ellentétes irányú mozgási sávok látszólag rendezetlen rendszerekben – beleértve az emberek tömegeit is. Által vezetett Tim Rogers a Bathi Egyetemen a csapat valódi embertömegek megfigyelésével igazolta modelljét.

A „Laning” a természet spontán szerveződésének példája, és mindenki számára ismerős lehet, aki egy forgalmas utcán vagy folyosón sétált. Amikor két embercsoport egy nagy tömegben ellentétes irányban sétál, gyakran párhuzamos, egymással ellentétes sávokba szerveződnek anélkül, hogy utasítást kapnának arról, hogy merre menjenek. Ez mindkét csoport számára csökkenti az ütközések kockázatát és javítja a mozgás hatékonyságát.

Ez a viselkedés nem csak az érző lények rendszereiben jelenik meg, hanem olyan helyzetekben is megtalálható, amelyek az ellentétes töltésű részecskék mozgásától a komplex plazmákban a megnyúlt idegsejtekben ellentétes elektromos jelekig terjednek. A jelenségnek azonban még mindig sok olyan aspektusa van, amelyet nem ismerünk.

Vita rendezése

„A széles körben elterjedt előfordulása ellenére még mindig nincs konszenzus a sávozás fizikai eredetét illetően” – mondja Rogers. "A vita eldöntéséhez kvantitatív elméletre van szükség, amelyet szimulációkkal és kísérletekkel lehet tesztelni."

Elméletük felépítéséhez Rogers csapata – amely szintén magában foglalta Karol Bacik a Bathi Egyetemen, Bogdan Bacik pedig a Katowicei Testnevelési Akadémián – Einstein 1905-ben először alkalmazott elméleti megközelítéséből merített.

Einstein a fizikához írt egyik első jelentős hozzájárulásában megvizsgálta a mikroszkopikus részecskék, például a pollenszemcsék véletlenszerű Brown-mozgását, amint azokat a vízmolekulák lökdösik. Megmutatta, hogyan érthető meg a mozgás sok apró molekuláris ütközés kumulatív hatásának figyelembevételével.

Kis kiigazítások

Azzal, hogy ugyanazokat a fogalmakat alkalmazták az ellenáramló emberi tömegekre, a csapat úgy találta, hogy összekapcsolhatják az egyes emberek mozgását – amelyek mindegyike folyamatosan kis mértékben módosítja útját, hogy elkerülje az egymásba ütközést – a tömeg általános mozgásaival. „Matematikailag ez a statisztikai fizika gyakorlata – az átlagok felvételének művészete olyan rendszerekben, ahol az összetevők túl sokak ahhoz, hogy külön-külön nyomon tudjuk követni őket” – magyarázza Rogers.

A számítógépes szimulációk mellett a csapat tesztelte modelljét valódi emberi tömegekkel végzett kísérletek sorozatával. Ezekben 73 résztvevő vett részt egy négyzet alakú arénában.

„Amellett, hogy új megvilágításba helyeztük a régi rejtvényt, elemzésünk számos új hipotézist is generált” – mondja Rogers. Az egyik ilyen érdekes viselkedés akkor alakult ki, amikor a csapat be- és kijárati kapukat helyeztek el az aréna szélén. Ebben az esetben azt találták, hogy a sávok a kapuk helyzetétől függően hajlamosak parabola, hiperbolikus vagy elliptikus alakzatokká kanyarodni.

Közlekedési szabályok

„Azt is megmutattuk, hogy a gyalogosokra vonatkozó közlekedési szabályok bevezetése nemkívánatos hatásokkal járhat” – folytatja Rogers. "Például amikor azt mondják az embereknek, hogy próbáljanak mindig a jobb oldalon haladni, sávokat alakítanak ki, amelyek végül megdőlnek." Ez a minta azért alakult ki, mert a legtöbb gyalogos inkább jobbra fordul, miközben elkerüli egymást, megtörve a sávok királis szimmetriáját (lásd az ábrát).

A csapat hangsúlyozza, hogy tanulmányuk csak bizonyos sűrűség alatti rendszerekre vonatkozik. Ha az emberek túl szorosan vannak összezsúfolva, az áramló sávok elakadhatnak, és Einstein Brown-mozgása már nem releváns.

Az elmélet igazolása után a trió azt reméli, hogy felhasználhatja azt, hogy feltárjon más mintákat a látszólag rendezetlen tömegekben, amelyeket eddig rejtettek a korábbi modellek korlátai.

Felfedezéseik mélyebb betekintést nyújthatnak a tömegdinamikába, a biológiába és a fizikába, ahol az önszerveződő sávok kulcsszerepet játszanak az emberek, a részecskék és az információáramlásban.

A kutatás leírása a Tudomány.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/