https://frosthead.com

Как гидродинамика может помочь вам ориентироваться в толпе

Сверху толпа людей очень похожа на колонию муравьев, роящихся вокруг. Еще дальше люди, кажется, смешиваются в массу жидкости, протекающей через область. И в некоторой степени динамику толпы можно изучать с помощью тех же методов, которые используются для изучения гидродинамики или больших систем взаимодействующих частиц. В результате физики и ученые-компьютерщики могут дать нам некоторое представление о том, как провести, скажем, марш протеста или инаугурацию президента.

Люди, которые изучают толпы, используют комбинацию наблюдательных исследований и математического моделирования, чтобы понять, как обычно ведут себя эти бурлящие массы. За последние 20 лет исследователи обнаружили, что пешеходы, как правило, самоорганизуются. Например, толпы людей естественно образуют полосы, которые образуются, когда люди идут в противоположных направлениях, как в коридоре. Когда две группы людей идут под прямым углом друг к другу, они находят способ пройти друг через друга, не останавливаясь.

Конечно, между толпами и взаимодействующими частицами есть некоторые заметные различия. А именно, «частицы не имеют намерения», говорит Дирк Хелбинг, исследователь из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, который изучает вычислительную социальную науку. Но некоторые из одних и тех же естественных законов применимы к обеим ситуациям, и это означает, что исследователи толпы успешно использовали аналогичные модели для изучения толпы, которые физики используют для изучения потока частиц.

На каждого толпителя действуют две основные силы. Первая - это движущая сила, которая продвигает каждого человека к его цели. Второе - это социальная сила, которая мешает им сталкиваться с другими людьми. Интересно, что эта социальная сила связана с силой отталкивания между двумя электронами, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними - другими словами, сила уменьшается с увеличением расстояния между частицами.

Но в случае людей время заменяет расстояние, сообщают исследователи Брайан Скиннер, Иоаннис Карамузас и Стивен Дж. Гай в 2014 году в журнале Письма Физического Обзора (мультипликация выше от их исследования). Подумайте об этом: вам не нужно предпринимать уклончивых действий, когда вы идете рядом с кем-то, идущим в том же направлении, что и вы, даже если вы очень близко друг к другу. Но вы уйдете с дороги, если идете прямо к другому человеку. Люди корректируют свои пути на основе подсознательных умственных вычислений того, сколько времени им потребуется, чтобы столкнуться друг с другом.

Большую часть времени по этому пути текут толпы, и каждый человек использует этот закон обратных квадратов, чтобы избежать столкновений, когда они добираются до своего пункта назначения. (То есть они дают себе достаточно времени, чтобы реагировать на окружающих.) Но с ростом плотности толпы этот организационный принцип начинает разрушаться. Когда люди настолько плотно упакованы, что им приходится прикасаться друг к другу, они часто не могут регулировать скорость и направление ходьбы, чтобы избежать столкновений.

Именно те очень плотные ситуации, которые могут привести к массовым бедствиям, которые стали заголовком новостей в последние годы. Например, во время хаджа в Мекку в 2006 году сотни людей были убиты и более 1000 получили ранения, когда паломники, разбрасывая массивные каменные стены, споткнулись о багаж, упавший с движущихся автобусов. Это был не первый случай смертельной давки во время ритуала, который ежегодно привлекает около 2 миллионов человек: в 1990 году более 1000 паломников погибли, когда в закрытом туннеле вспыхнула давка.

Точно так же, в 2010 году фестиваль электронного танца в Германии «Парад любви» стал трагическим, когда тысячи зрителей пытались пройти через узкий туннель на территорию фестиваля. Тесное узкое место вызвало панику среди толпы, и парад быстро превратился в сокрушительную массу. В конечном итоге 21 человек, пришедший на фестиваль, умер от удушья, и еще как минимум 500 получили ранения; парад был окончательно закрыт.

Рейверы танцуют вокруг Колонны Победы во время 13-го ежегодного Парада Любви в Берлине, 21 июля 2001 года. Видео о катастрофе с толпой, которая произошла на параде в 2010 году, дало исследователям понимание динамики толпы. Рейверы танцуют вокруг Колонны Победы во время 13-го ежегодного Парада Любви в Берлине, 21 июля 2001 года. Видео о катастрофе с толпой, которая произошла на параде в 2010 году, дало исследователям понимание динамики толпы. (Reuters / Alamy)

По понятным причинам неэтично спланировать исследование, чтобы увидеть, как люди ведут себя в опасных людных ситуациях. Но, просматривая видеоролики о таких массовых катастрофах, исследователи получили представление о том, как они происходят, и как их можно избежать.

Когда толпа становится плотнее, плавный поток пешеходов, движущихся вперед и избегающих столкновений, уступает место так называемым волнам остановки. Это в основном то, на что они похожи: толпа слишком плотна для людей, чтобы непрерывно двигаться вперед, поэтому люди продвигаются вперед в любые промежутки. Затем они останавливаются и ждут другой возможности двигаться вперед. Стоп-и-гоу волны не всегда предвещают бедствие. Но, говорит Хелбинг, «волна остановки и забега - это предупреждающий сигнал о том, что ситуация в толпе становится критической».

Вещи становятся действительно опасными, если толпа продолжает становиться плотнее, или люди делают неожиданные движения. В этот момент поток может стать турбулентным и хаотичным, когда людей беспорядочно толкают в разные стороны. Бедствия могут вспыхнуть, когда, скажем, один человек спотыкается, заставляя кого-то другого толкаться на свое место и либо попирая его, либо спотыкаясь. Хелбинг говорит, что это иногда называют «эффектом черной дыры», когда все больше и больше людей втягиваются. «Это действительно ужасная вещь», - говорит Хелбинг.

Поскольку природа и поведение человеческих толп настолько непредсказуемы, исследователи толпы неохотно дают общие советы о том, как их перемещать. (Стратегия, которую они обычно советуют, заключается в том, чтобы в первую очередь держаться подальше от толпы.) Как бы то ни было, большая часть ответственности за безопасность толпы ложится на организаторов мероприятия, а не на лиц, участвующих в нем. Как показали катастрофы хаджа и Парада любви, организаторы должны стараться избегать узких мест и областей, где потоки в разных направлениях могут пересекаться друг с другом.

Но если вы собираетесь в скором времени оказаться в большой толпе, у них есть несколько советов. В зависимости от плотности толпы, люди обычно смотрят на 1-3 секунды в будущем, а люди смотрят на более длинные временные горизонты в редких толпах, чем в плотных. «Чем дальше вы сможете заглянуть в будущее, тем лучше вы сможете двигаться сквозь толпу», - говорит Скиннер. «Взгляд в будущее на 3–4 секунды дает вам преимущество перед людьми, которые смотрят в будущее только на 1–2 секунды». Поэтому, если вы будете держать голову и сканировать большую область, вы сможете предвидеть проблемы и планировать лучший маршрут.

Ваши варианты различаются в зависимости от того, находится ли толпа в открытом или закрытом месте, говорит Карамузас. Если он находится в открытом месте, и вы начинаете замечать волны остановки и неуверенности по другим причинам, вы можете выбраться из толпы. С другой стороны, если область огорожена или огорожена, «попытка сделать это может вызвать еще большую панику». Хелбинг подчеркивает эту точку зрения: «Вам следует избегать идти против течения. Это делает вещи намного хуже », - говорит он. Он добавляет, что в большом замкнутом пространстве кажется, что стороны более опасны, чем середина, хотя он отмечает, что недостаточно исследований, чтобы точно это понять или понять, почему. Но самое главное, говорит он, «всегда знать, где находится запасной выход».

Для обзора: сохраняйте бдительность, следуйте по течению и оставляйте открытыми варианты выхода. Поток безопасно!

Как гидродинамика может помочь вам ориентироваться в толпе