นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าทำไมบางครั้งผู้คนในฝูงชนจึงสร้างเลนที่เป็นระเบียบ

นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าทำไมบางครั้งผู้คนในฝูงชนจึงสร้างเลนที่เป็นระเบียบ

ประทับเวลา: 12 เมษายน 2023 9:08 น

การสร้างเลน
อยู่ในเลนของคุณ: ภาพถ่ายจากด้านบนแสดงให้เห็นเลนที่เอียงซึ่งเกิดจากคนสองกลุ่ม (สีแดงและสีน้ำเงิน) ที่เคลื่อนไหวสวนทางกัน (ระบุด้วยลูกศร) ความลาดเอียงเป็นผลมาจากกฎจราจรแบบ Pass-on-the-right (เอื้อเฟื้อ: มหาวิทยาลัยบาธ)

ด้วยแนวคิดที่พัฒนาโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักวิจัยในสหราชอาณาจักรและโปแลนด์ได้สร้างทฤษฎีใหม่ที่อธิบายว่าช่องทางการเคลื่อนไหวที่สวนทางกันและเป็นระเบียบสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรในระบบที่ดูเหมือนไม่เป็นระเบียบ รวมถึงกลุ่มคนจำนวนมาก นำโดย ทิม โรเจอร์ส ที่มหาวิทยาลัยบาธ ทีมงานได้ตรวจสอบแบบจำลองของตนโดยการสังเกตกลุ่มคนจริงๆ

“Laning” เป็นตัวอย่างของการจัดระเบียบที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ และจะคุ้นเคยกับทุกคนที่เดินไปตามถนนหรือทางเดินที่พลุกพล่าน เมื่อคนสองกลุ่มในฝูงชนจำนวนมากเดินสวนทางกัน พวกเขามักจะจัดระเบียบตัวเองเป็นทางเดินคู่ขนานที่สวนทางกันโดยไม่ได้รับคำแนะนำว่าควรเดินไปทางไหน สิ่งนี้จะช่วยลดความเสี่ยงของการชนและปรับปรุงประสิทธิภาพการเคลื่อนไหวสำหรับทั้งสองกลุ่ม

พฤติกรรมนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในระบบของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังพบได้ในสถานการณ์ต่างๆ ตั้งแต่การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามในพลาสมาเชิงซ้อน ไปจนถึงการต่อต้านการแพร่กระจายสัญญาณไฟฟ้าในเซลล์ประสาทที่ยืดออก อย่างไรก็ตาม ยังมีหลายแง่มุมของปรากฏการณ์ที่ยังไม่เข้าใจ

ยุติการอภิปราย

“แม้ว่าจะเกิดขึ้นอย่างกว้างขวาง แต่ก็ยังไม่มีความเห็นเป็นเอกฉันท์เกี่ยวกับต้นกำเนิดทางกายภาพของการยืนเลน” Rogers กล่าว “เพื่อยุติข้อถกเถียงนี้ เราจำเป็นต้องมีทฤษฎีเชิงปริมาณที่สามารถทดสอบกับแบบจำลองและการทดลองได้”

เพื่อสร้างทฤษฎีของพวกเขา ทีมของโรเจอร์ส ซึ่งรวมอยู่ด้วย คาโรล บาซิค ที่มหาวิทยาลัยบาธ และบ็อกดาน บาซิกที่สถาบันการพลศึกษาในคาโตวีตเซ ดึงเอาแนวทางทางทฤษฎีที่ไอน์สไตน์นำมาใช้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 1905

ในผลงานชิ้นสำคัญชิ้นแรกของเขาในวิชาฟิสิกส์ ไอน์สไตน์ได้ตรวจสอบการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนแบบสุ่มของอนุภาคขนาดจิ๋ว เช่น ละอองเรณู ขณะที่โมเลกุลของน้ำถูกกระแทกรอบๆ เขาแสดงให้เห็นว่าสามารถเข้าใจการเคลื่อนไหวได้อย่างไรโดยคำนึงถึงผลสะสมของการชนกันของโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนมาก

ปรับเล็กน้อย

ด้วยการใช้แนวคิดเดียวกันนี้กับฝูงชนของมนุษย์ที่สวนทางกัน ทีมพบว่าพวกเขาสามารถเชื่อมโยงการเคลื่อนไหวของแต่ละคนได้ โดยแต่ละคนจะปรับเปลี่ยนเส้นทางเล็กน้อยเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันกับการเคลื่อนไหวโดยรวมของฝูงชน “ในทางคณิตศาสตร์ มันเป็นแบบฝึกหัดทางฟิสิกส์เชิงสถิติ ซึ่งเป็นศิลปะของการหาค่าเฉลี่ยในระบบที่ส่วนประกอบมีจำนวนมากมายเกินกว่าจะติดตามทีละส่วน” โรเจอร์สอธิบาย

นอกจากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แล้ว ทีมงานยังได้ทดสอบแบบจำลองของตนโดยทำชุดการทดลองกับฝูงชนที่เป็นมนุษย์จริงๆ มีผู้เข้าร่วม 73 คนเดินอยู่ภายในลานประลอง

Rogers กล่าวว่า "นอกเหนือจากการให้แสงสว่างใหม่แก่ปริศนาเก่าแล้ว การวิเคราะห์ของเรายังสร้างสมมติฐานใหม่อีกหลายข้อด้วย" หนึ่งในพฤติกรรมที่น่าสนใจเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อทีมวางประตูเข้าและออกไว้ที่ขอบสนาม ในกรณีนี้ พวกเขาพบว่าเลนมักจะโค้งเป็นรูปพาราโบลา ไฮเพอร์โบลิก หรือวงรี ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของประตู

กฎจราจร

“เรายังแสดงให้เห็นว่าการออกกฎจราจรสำหรับคนเดินถนนอาจมีผลที่ไม่พึงประสงค์บางประการ” โรเจอร์สกล่าวต่อ “ตัวอย่างเช่น เมื่อผู้คนถูกบอกให้พยายามแซงขวาเสมอ พวกเขาจะสร้างเลนที่เอียงในที่สุด” รูปแบบนี้เกิดขึ้นเนื่องจากคนเดินถนนส่วนใหญ่ชอบที่จะเลี้ยวขวาในขณะที่พวกเขาหลบซึ่งกันและกัน ซึ่งทำลายความสมมาตรของเลนของพวกเขา (ดูรูป)

ทีมงานเน้นว่าการศึกษาของพวกเขาใช้กับระบบที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าที่กำหนดเท่านั้น หากคนแน่นเกินไป ถนนที่สัญจรไปมาอาจติดขัดได้ และการเคลื่อนไหวแบบบราวเนียนของไอน์สไตน์ก็ไม่เกี่ยวข้องอีกต่อไป

หลังจากตรวจสอบทฤษฎีของพวกเขาแล้ว ทั้งสามคนหวังว่าจะใช้มันเพื่อเปิดเผยรูปแบบอื่นๆ ในฝูงชนที่ดูเหมือนไม่เป็นระเบียบ ซึ่งจนถึงขณะนี้ยังคงถูกซ่อนไว้ด้วยข้อจำกัดของรุ่นก่อนๆ

การค้นพบของพวกเขายังสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพลวัตของฝูงชน ชีววิทยา และฟิสิกส์ ซึ่งช่องทางการจัดระเบียบตนเองมีบทบาทสำคัญในการไหลเวียนของผู้คน อนุภาค และข้อมูล

งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน วิทยาศาสตร์.

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์