מדענים מסבירים מדוע אנשים בהמונים יוצרים לפעמים נתיבים מסודרים

בהסתמך על רעיונות שפותחו לראשונה על ידי אלברט איינשטיין, חוקרים בבריטניה ובפולין יצרו תיאוריה חדשה שמסבירה כיצד נתיבי תנועה מאורגנים וזורמים נגדיים יכולים להופיע במערכות שלכאורה לא מסודרות - כולל המוני אנשים. בראשותו של טים רוג'רס באוניברסיטת באת', הצוות אימת את המודל שלהם על ידי התבוננות בהמונים אנושיים אמיתיים.

"לנינג" הוא דוגמה לארגון ספונטני בטבע, והוא יהיה מוכר לכל מי שהלך לאורך רחוב או מסדרון סואן. כאשר שתי קבוצות של אנשים בקהל גדול צועדות בכיוונים מנוגדים, לעתים קרובות הן מתארגנות לנתיבים מקבילים, מנוגדים מבלי לקבל הוראות היכן עליהם ללכת. זה מפחית את הסיכון להתנגשויות ומשפר את יעילות התנועה עבור שתי הקבוצות.

התנהגות זו לא מופיעה רק במערכות של יצורים חיים, היא יכולה להימצא גם במצבים הנעים מתנועות של חלקיקים בעלי מטען הפוך בפלזמות מורכבות, ועד לאותות חשמליים המתפשטים נגדית בתאי עצב מוארכים. עם זאת, ישנם עדיין היבטים רבים של התופעה שאינם מובנים היטב.

ליישב ויכוח

"למרות ההתרחשות הנרחבת שלה, עדיין אין הסכמה לגבי המקור הפיזי של הנתיב", אומר רוג'רס. "כדי ליישב את הוויכוח הזה, צריך תיאוריה כמותית, שאפשר לבדוק מול סימולציות וניסויים".

כדי לבנות את התיאוריה שלהם, הצוות של רוג'רס - שכלל גם קרול באצ'יק באוניברסיטת באת' ובוגדן באצ'יק באקדמיה לחינוך גופני בקטוביץ - שאבו מגישה תיאורטית שנקטה לראשונה איינשטיין ב-1905.

באחת התרומות הגדולות הראשונות שלו לפיזיקה, איינשטיין בחן את התנועה הבראונית האקראית של חלקיקים מיקרוסקופיים כמו גרגרי אבקה כשהם נדחקים על ידי מולקולות מים. הוא הראה כיצד ניתן להבין את התנועה על ידי התחשבות בהשפעות המצטברות של התנגשויות מולקולריות זעירות רבות.

התאמות קטנות

על ידי יישום אותם מושגים על המונים אנושיים נוגדים, הצוות מצא שהם יכולים לקשר את התנועות של אנשים בודדים - כל אחד מבצע התאמות קטנות מתמיד לנתיביו כדי למנוע היתקלות זה בזה - עם התנועות הכוללות של הקהל. "מבחינה מתמטית, זהו תרגיל בפיזיקה סטטיסטית - האומנות של לקיחת ממוצעים במערכות שבהן הרכיבים רבים מכדי לעקוב אחריהם בנפרד", מסביר רוג'רס.

בנוסף לביצוע הדמיות ממוחשבות, הצוות בדק את המודל שלהם על ידי ביצוע סדרה של ניסויים עם קהל אנושי אמיתי. אלה כללו 73 משתתפים שהלכו בתוך זירה מרובעת.

"מלבד לשפוך אור חדש על הפאזל הישן, הניתוח שלנו יצר גם כמה השערות חדשות", אומר רוג'רס. אחת מההתנהגויות המעניינות הללו הופיעה כאשר הצוות הציב שערי כניסה ויציאה בקצה הזירה. במקרה זה, הם גילו שהנתיבים נטו להתעקל לצורות פרבוליות, היפרבוליות או אליפטיות, בהתאם למיקום השערים.

חוקי תנועה

"הראינו גם שלהכנסת כללי תנועה להולכי רגל עשויות להיות כמה השפעות לא רצויות", ממשיך רוג'רס. "לדוגמה, כשאומרים לאנשים לנסות תמיד לעבור בצד ימין, הם יוצרים נתיבים שבסופו של דבר נוטים". הדפוס הזה נוצר מכיוון שרוב הולכי הרגל מעדיפים לפנות ימינה כשהם מתחמקים זה מזה, תוך שבירה של הסימטריה הכירית של הנתיבים שלהם (ראה איור).

הצוות מדגיש שהמחקר שלהם חל רק על מערכות מתחת לצפיפות מסוימת. אם אנשים ארוזים יותר מדי, נתיבים זורמים עלולים להיתקע והתנועה הבראונית של איינשטיין כבר לא רלוונטית.

לאחר שאימתו את התיאוריה שלהם, השלישייה מקווה להשתמש בה כדי לחשוף דפוסים אחרים בהמונים שנראים לא מסודרים, שנשארו עד כה מוסתרים על ידי המגבלות של דגמים קודמים.

התגליות שלהם יכולות גם לספק תובנות מעמיקות יותר על דינמיקת המונים, ביולוגיה ופיזיקה שבהן נתיבים לארגון עצמי ממלאים תפקיד מפתח בזרימת אנשים, חלקיקים ומידע.

המחקר מתואר ב מדע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/