Cientistas explicam por que as pessoas em multidões às vezes formam faixas ordenadas

Baseando-se em ideias desenvolvidas pela primeira vez por Albert Einstein, pesquisadores do Reino Unido e da Polônia criaram uma nova teoria que explica como faixas de movimento organizadas e contracorrentes podem surgir em sistemas aparentemente desordenados – incluindo multidões de pessoas. Liderado por Tim Rogers na Universidade de Bath, a equipe verificou seu modelo observando multidões humanas reais.

“Laning” é um exemplo de organização espontânea na natureza e seria familiar para qualquer um que tenha caminhado por uma rua ou corredor movimentado. Quando dois grupos de pessoas em uma grande multidão estão caminhando em direções opostas, eles geralmente se organizam em faixas paralelas e opostas, sem receber instruções sobre por onde devem caminhar. Isso reduz o risco de colisões e melhora a eficiência do movimento para ambos os grupos.

Esse comportamento não surge apenas em sistemas de seres sencientes, mas também pode ser encontrado em situações que vão desde os movimentos de partículas com cargas opostas em plasmas complexos até a contrapropagação de sinais elétricos em células nervosas alongadas. No entanto, ainda existem muitos aspectos do fenômeno que são pouco compreendidos.

Resolvendo um debate

“Apesar de sua ocorrência generalizada, ainda não há consenso sobre a origem física do laning”, diz Rogers. “Para resolver esse debate, é preciso uma teoria quantitativa, que possa ser testada em simulações e experimentos.”

Para construir sua teoria, a equipe de Rogers - que também incluiu Karol Bacik na Universidade de Bath, e Bogdan Bacik na Academia de Educação Física em Katowice – baseou-se em uma abordagem teórica adotada pela primeira vez por Einstein em 1905.

Em uma de suas primeiras grandes contribuições para a física, Einstein examinou o movimento browniano aleatório de partículas microscópicas, como grãos de pólen, à medida que são empurradas por moléculas de água. Ele mostrou como o movimento pode ser entendido considerando os efeitos cumulativos de muitas pequenas colisões moleculares.

Pequenos ajustes

Ao aplicar os mesmos conceitos a multidões humanas em contrafluxo, a equipe descobriu que poderia vincular os movimentos de pessoas individuais – cada uma fazendo pequenos ajustes constantes em seus caminhos para evitar colidir umas com as outras – com os movimentos gerais de uma multidão. “Matematicamente, é um exercício de física estatística – a arte de tirar médias em sistemas onde os componentes são numerosos demais para serem rastreados individualmente”, explica Rogers.

Além de fazer simulações de computador, a equipe testou seu modelo fazendo uma série de experimentos com multidões humanas reais. Estes envolveram 73 participantes caminhando dentro de uma arena quadrada.

“Além de lançar uma nova luz sobre o velho quebra-cabeça, nossa análise também gerou várias novas hipóteses”, diz Rogers. Um desses comportamentos interessantes surgiu quando a equipe colocou os portões de entrada e saída na borda da arena. Nesse caso, eles descobriram que as faixas tendiam a se curvar em formas parabólicas, hiperbólicas ou elípticas, dependendo das posições dos portões.

Regras de trânsito

“Também mostramos que a introdução de regras de trânsito para pedestres pode ter alguns efeitos indesejados”, continua Rogers. “Por exemplo, quando as pessoas são instruídas a tentar ultrapassar sempre pela direita, elas formam faixas que acabam se inclinando.” Esse padrão surgiu porque a maioria dos pedestres prefere virar à direita enquanto desviam uns dos outros, quebrando a simetria quiral de suas faixas (veja a figura).

A equipe enfatiza que seu estudo se aplica apenas a sistemas abaixo de uma certa densidade. Se as pessoas estiverem muito apertadas, as faixas de fluxo podem congestionar e o movimento browniano de Einstein não é mais relevante.

Tendo verificado sua teoria, o trio espera usá-la para descobrir outros padrões em multidões aparentemente desordenadas, que até agora permaneceram ocultas pelas limitações dos modelos anteriores.

Suas descobertas também podem fornecer informações mais profundas sobre a dinâmica da multidão, biologia e física, onde as faixas auto-organizadas desempenham um papel fundamental no fluxo de pessoas, partículas e informações.

A pesquisa é descrita em Ciência.

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