Forskere forklarer hvorfor folk i folkemengder noen ganger danner ordnede baner

Ved å trekke på ideer som først ble utviklet av Albert Einstein, har forskere i Storbritannia og Polen laget en ny teori som forklarer hvordan organiserte, motflytende bevegelsesbaner kan dukke opp i tilsynelatende uordnede systemer – inkludert folkemengder. Ledet av Tim Rogers ved University of Bath verifiserte teamet modellen deres ved å observere ekte menneskelige folkemengder.

"Laning" er et eksempel på spontan organisering i naturen, og vil være kjent for alle som har gått langs en travel gate eller korridor. Når to grupper mennesker i en stor folkemengde går i motsatte retninger, organiserer de seg ofte i parallelle, motgående kjørefelt uten å få instruksjoner om hvor de skal gå. Dette reduserer risikoen for kollisjoner og forbedrer bevegelseseffektiviteten for begge grupper.

Denne oppførselen dukker ikke bare opp i systemer med sansende vesener, den kan også finnes i situasjoner som spenner fra bevegelsene til motsatt ladede partikler i komplekse plasmaer, til motforplantende elektriske signaler i langstrakte nerveceller. Imidlertid er det fortsatt mange aspekter ved fenomenet som er dårlig forstått.

Avgjøre en debatt

"Til tross for den utbredte forekomsten, er det fortsatt ingen konsensus om den fysiske opprinnelsen til laning," sier Rogers. "For å avgjøre denne debatten trenger man en kvantitativ teori som kan testes mot simuleringer og eksperimenter."

For å bygge sin teori, Rogers' team – som også inkluderte Karol Bacik ved University of Bath, og Bogdan Bacik ved Academy of Physical Education i Katowice - hentet fra en teoretisk tilnærming først tatt av Einstein i 1905.

I et av sine første store bidrag til fysikk undersøkte Einstein den tilfeldige brownske bevegelsen til mikroskopiske partikler som pollenkorn mens de blir drevet rundt av vannmolekyler. Han viste hvordan bevegelsen kan forstås ved å gjøre rede for de kumulative effektene av mange små molekylære kollisjoner.

Små justeringer

Ved å bruke de samme konseptene på motstrømmende menneskelige folkemengder, fant teamet ut at de kunne koble bevegelsene til individuelle mennesker – som hver foretar konstante små justeringer av banene sine for å unngå å støte på hverandre – med de generelle bevegelsene til en folkemengde. "Matematisk er det en øvelse i statistisk fysikk - kunsten å ta gjennomsnitt i systemer der komponentene er for mange til å holde styr på individuelt," forklarer Rogers.

I tillegg til å gjøre datasimuleringer, testet teamet modellen deres ved å gjøre en serie eksperimenter med ekte menneskelige folkemengder. Disse involverte 73 deltakere som gikk innenfor en firkantet arena.

"Bortsett fra å kaste et nytt lys over det gamle puslespillet, genererte analysen vår også flere nye hypoteser," sier Rogers. En av disse interessante atferdene dukket opp da teamet plasserte inngangs- og utgangsporter på kanten av arenaen. I dette tilfellet fant de ut at baner hadde en tendens til å bue seg til parabolske, hyperbolske eller elliptiske former, avhengig av posisjonene til portene.

Trafikkregler

"Vi viste også at det å innføre trafikkregler for fotgjengere kan ha noen uønskede effekter," fortsetter Rogers. "For eksempel, når folk blir bedt om å prøve å alltid passere til høyre, danner de baner som ender opp med å vippe." Dette mønsteret dukket opp fordi de fleste fotgjengere foretrekker å svinge til høyre når de unngår hverandre, og bryter den kirale symmetrien til kjørefeltene deres (se figuren).

Teamet understreker at studien deres bare gjelder systemer under en viss tetthet. Hvis folk er pakket inn for tett, kan flytende baner blokkere seg og Einsteins Brownske bevegelse er ikke lenger relevant.

Etter å ha verifisert teorien sin, håper trioen å bruke den til å avdekke andre mønstre i tilsynelatende uordnede folkemengder, som så langt har holdt seg skjult av begrensningene til tidligere modeller.

Oppdagelsene deres kan også gi dypere innsikt i folkedynamikk, biologi og fysikk der selvorganiserende baner spiller en nøkkelrolle i flyten av mennesker, partikler og informasjon.

Forskningen er beskrevet i Vitenskap.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/