Gli scienziati spiegano perché le persone in mezzo alla folla a volte formano corsie ordinate

Attingendo alle idee sviluppate per la prima volta da Albert Einstein, i ricercatori nel Regno Unito e in Polonia hanno creato una nuova teoria che spiega come possono emergere corsie di movimento organizzate e controcorrenti in sistemi apparentemente disordinati, comprese folle di persone. Guidato da Tim Rogers presso l'Università di Bath, il team ha verificato il proprio modello osservando folle umane reali.

"Laning" è un esempio di organizzazione spontanea in natura e sarebbe familiare a chiunque abbia camminato lungo una strada o un corridoio trafficato. Quando due gruppi di persone in una grande folla camminano in direzioni opposte, spesso si organizzano in corsie parallele e controcorrente senza ricevere istruzioni su dove dovrebbero camminare. Ciò riduce il rischio di collisioni e migliora l'efficienza del movimento per entrambi i gruppi.

Questo comportamento non emerge solo nei sistemi di esseri senzienti, ma si può trovare anche in situazioni che vanno dai moti di particelle di carica opposta in plasmi complessi, a segnali elettrici contro-propaganti in cellule nervose allungate. Tuttavia, ci sono ancora molti aspetti del fenomeno che sono poco conosciuti.

Risolvere un dibattito

"Nonostante la sua presenza diffusa, non c'è ancora consenso sull'origine fisica della corsia", afferma Rogers. "Per risolvere questo dibattito, è necessaria una teoria quantitativa, che possa essere testata con simulazioni ed esperimenti".

Per costruire la loro teoria, il team di Rogers, che comprendeva anche Karol Bacic all'Università di Bath, e Bogdan Bacik all'Accademia di Educazione Fisica di Katowice – attinse da un approccio teorico adottato per la prima volta da Einstein nel 1905.

In uno dei suoi primi importanti contributi alla fisica, Einstein ha esaminato il moto browniano casuale di particelle microscopiche come i granelli di polline mentre vengono spinti dalle molecole d'acqua. Ha mostrato come il movimento può essere compreso tenendo conto degli effetti cumulativi di molte piccole collisioni molecolari.

Piccoli aggiustamenti

Applicando gli stessi concetti alle folle umane in controcorrente, il team ha scoperto di poter collegare i movimenti delle singole persone (ciascuna apportando piccole modifiche costanti ai propri percorsi per evitare di scontrarsi l'una con l'altra) con i movimenti complessivi di una folla. "Matematicamente, è un esercizio di fisica statistica: l'arte di fare medie in sistemi in cui i componenti sono troppo numerosi per tenerne traccia individualmente", spiega Rogers.

Oltre a fare simulazioni al computer, il team ha testato il proprio modello facendo una serie di esperimenti con vere folle umane. Questi hanno coinvolto 73 partecipanti che camminavano all'interno di un'arena quadrata.

"Oltre a gettare nuova luce sul vecchio puzzle, la nostra analisi ha anche generato diverse nuove ipotesi", afferma Rogers. Uno di questi comportamenti interessanti è emerso quando il team ha posizionato i cancelli di ingresso e di uscita ai margini dell'arena. In questo caso, hanno scoperto che le corsie tendevano a curvare in forme paraboliche, iperboliche o ellittiche, a seconda della posizione dei cancelli.

Codice stradale

"Abbiamo anche dimostrato che l'introduzione di regole del traffico per i pedoni può avere alcuni effetti indesiderati", continua Rogers. "Ad esempio, quando alle persone viene detto di provare a sorpassare sempre a destra, si formano corsie che finiscono per inclinarsi". Questo modello è emerso perché la maggior parte dei pedoni preferisce svoltare a destra mentre si schivano a vicenda, rompendo la simmetria chirale delle loro corsie (vedi figura).

Il team sottolinea che il loro studio si applica solo ai sistemi al di sotto di una certa densità. Se le persone sono troppo strette, le corsie scorrevoli possono incepparsi e il moto browniano di Einstein non è più rilevante.

Dopo aver verificato la loro teoria, il trio spera di usarla per scoprire altri schemi in folle apparentemente disordinate, che finora sono rimasti nascosti dai limiti dei modelli precedenti.

Le loro scoperte potrebbero anche fornire approfondimenti sulle dinamiche della folla, sulla biologia e sulla fisica, dove le corsie auto-organizzate svolgono un ruolo chiave nel flusso di persone, particelle e informazioni.

La ricerca è descritta in Scienze.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/