科学者は、人混みの中の人々が整然とした車線を形成する理由を説明します

アルバート・アインシュタインによって最初に開発されたアイデアを利用することにより、英国とポーランドの研究者は、組織化された逆流する運動車線が、一見無秩序に見えるシステム (人々の群れを含む) でどのように出現するかを説明する新しい理論を作成しました。 によって導かれて ティム・ロジャース バース大学で、チームは実際の人間の群集を観察することでモデルを検証しました。

「レーニング」は自然発生的な組織化の一例であり、にぎやかな通りや廊下を歩いたことがある人なら誰でも知っているでしょう。 大群衆の中で XNUMX つのグループの人々が反対方向に歩いているとき、彼らは、どこを歩くべきかについての指示を与えられずに、並行して反対方向に流れる車線を形成することがよくあります。 これにより、衝突のリスクが軽減され、両方のグループの動作効率が向上します。

この振る舞いは、感覚のある存在のシステムに現れるだけでなく、複雑なプラズマ内の反対に荷電された粒子の動きから、細長い神経細胞内の反対方向に伝播する電気信号まで、さまざまな状況で見られます。 しかし、この現象にはまだ十分に理解されていない側面がたくさんあります。

議論の決着

「広範囲に発生しているにもかかわらず、レーニングの物理的な起源についてはまだコンセンサスがありません」とロジャーズは言います。 「この議論を解決するには、シミュレーションや実験で検証できる定量的な理論が必要です。」

彼らの理論を構築するために、Rogers のチームには以下も含まれていました。 カロル・バシック バース大学の博士号と、カトヴィツェの体育アカデミーのボグダン・バチク博士は、1905 年にアインシュタインが最初に採用した理論的アプローチから導き出しました。

物理学への彼の​​最初の主要な貢献の XNUMX つで、アインシュタインは花粉粒などの微視的粒子が水分子によって押し付けられるときのランダムなブラウン運動を調べました。 彼は、多くの小さな分子衝突の累積効果を説明することによって、運動がどのように理解できるかを示しました。

小さな調整

チームは、逆流する人間の群集に同じ概念を適用することで、個々の人の動き (互いにぶつからないようにパスを絶えず微調整している) を群集の全体的な動きと関連付けることができることを発見しました。 「数学的には、これは統計物理学の演習です。コンポーネントが多すぎて個別に追跡できないシステムで平均を取る技術です」とロジャーズは説明します。

コンピューター シミュレーションを行うだけでなく、チームは実際の人間の群集を使って一連の実験を行い、モデルをテストしました。 これらには、正方形のアリーナ内を歩く73人の参加者が含まれていました。

「古いパズルに新たな光を当てることとは別に、私たちの分析はいくつかの新しい仮説も生み出しました」とロジャーズは言います。 チームがアリーナの端に入場ゲートと退場ゲートを配置したときに、これらの興味深い動作の XNUMX つが明らかになりました。 この場合、レーンは、ゲートの位置に応じて、放物線、双曲線、または楕円形にカーブする傾向があることがわかりました。

交通規則

「歩行者に交通ルールを導入すると、望ましくない影響が生じる可能性があることも示しました」とロジャーズは続けます。 「たとえば、人は常に右側を追い越すように言われると、車線ができてしまい、最終的に傾いてしまいます。」 このパターンが出現したのは、ほとんどの歩行者が互いにかわすときに右折することを好み、車線のカイラル対称性を破ったためです (図を参照)。

チームは、彼らの研究が特定の密度以下のシステムにのみ適用されることを強調しています. 人がぎっしり詰め込まれていると、流れている車線が詰まる可能性があり、アインシュタインのブラウン運動はもはや関係ありません。

彼らの理論を検証した後、トリオはそれを使用して、以前のモデルの制限によってこれまで隠れたままであった、一見無秩序に見える群衆の他のパタ​​ーンを明らかにしたいと考えています.

彼らの発見は、自己組織化レーンが人、粒子、および情報の流れにおいて重要な役割を果たす群衆のダイナミクス、生物学、および物理学へのより深い洞察を提供することもできます。

研究はで説明されています 科学.

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