Вчені пояснюють, чому люди в натовпі іноді утворюють впорядковані смуги

Спираючись на ідеї, вперше розроблені Альбертом Ейнштейном, дослідники з Великобританії та Польщі створили нову теорію, яка пояснює, як організовані, зустрічні смуги руху можуть виникати в, здавалося б, невпорядкованих системах, включаючи натовпи людей. На чолі з Тім Роджерс в Університеті Бата команда перевірила свою модель, спостерігаючи за реальними людськими натовпами.

«Ланінг» є прикладом спонтанної організації в природі, і він був би знайомий кожному, хто йшов жвавою вулицею чи коридором. Коли дві групи людей у ​​великому натовпі йдуть у протилежних напрямках, вони часто розташовуються на паралельних смугах, що рухаються протилежно, не отримавши вказівок, куди їм йти. Це знижує ризик зіткнень і підвищує ефективність руху обох груп.

Така поведінка виникає не лише в системах розумних істот, її також можна знайти в ситуаціях, починаючи від руху протилежно заряджених частинок у складній плазмі до зустрічного поширення електричних сигналів у подовжених нервових клітинах. Однак є ще багато аспектів цього явища, які ще недостатньо вивчені.

Врегулювання дебатів

«Незважаючи на його широке поширення, досі немає єдиної думки щодо фізичного походження лейнінгу», — каже Роджерс. «Щоб вирішити цю дискусію, потрібна кількісна теорія, яку можна було б перевірити моделюванням і експериментами».

Щоб створити свою теорію, команда Роджерса, яка також включала Кароль Бацик в Університеті Бата та Богдана Бацика в Академії фізичного виховання в Катовіце – спиралися на теоретичний підхід, вперше запропонований Ейнштейном у 1905 році.

В одному зі своїх перших великих внесків у фізику Ейнштейн досліджував випадковий броунівський рух мікроскопічних частинок, таких як пилкові зерна, коли їх штовхають молекули води. Він показав, як рух можна зрозуміти, враховуючи кумулятивні ефекти багатьох крихітних молекулярних зіткнень.

Невеликі коригування

Застосовуючи ту саму концепцію до зустрічних людських натовпів, команда з’ясувала, що може пов’язати рухи окремих людей – кожен з яких постійно невелико коригує свій шлях, щоб уникнути зіткнення один з одним – із загальними рухами натовпу. «З математичної точки зору це вправа зі статистичної фізики — мистецтво брати середні значення в системах, де компонентів занадто багато, щоб відстежувати їх окремо», — пояснює Роджерс.

Окрім комп’ютерного моделювання, команда перевірила свою модель, провівши серію експериментів із реальними натовпами людей. У них брали участь 73 учасники, які ходили квадратною ареною.

«Крім того, що ми пролили нове світло на стару головоломку, наш аналіз також породив кілька нових гіпотез», — каже Роджерс. Одна з цих цікавих моделей поведінки виникла, коли команда розмістила вхідні та вихідні ворота на краю арени. У цьому випадку вони виявили, що смуги мали тенденцію вигинатися в параболічні, гіперболічні або еліптичні форми, залежно від положення воріт.

Правила дорожнього руху

«Ми також показали, що запровадження правил дорожнього руху для пішоходів може мати деякі небажані наслідки», — продовжує Роджерс. «Наприклад, коли людям кажуть намагатися завжди проходити праворуч, вони утворюють смуги, які в кінцевому підсумку нахиляються». Ця закономірність виникла тому, що більшість пішоходів воліють повертати праворуч, ухиляючись один від одного, порушуючи кіральну симетрію своїх смуг (див. малюнок).

Команда підкреслює, що їхнє дослідження стосується лише систем із меншою щільністю. Якщо людей скупчити занадто щільно, потокові смуги можуть застрягти, і броунівський рух Ейнштейна більше не актуальний.

Перевіривши свою теорію, тріо сподівається використати її для виявлення інших закономірностей у, здавалося б, невпорядкованих натовпах, які досі залишалися прихованими через обмеження попередніх моделей.

Їхні відкриття також можуть дати глибше розуміння динаміки натовпу, біології та фізики, де самоорганізовані смуги відіграють ключову роль у потоці людей, частинок та інформації.

Дослідження описано в наука.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/scientists-explain-why-people-in-crowds-sometimes-form-orderly-lanes/