Большие толпы текут как вода удивительными (и ужасающими) способами

Гидродинамическая теория помогает объяснить, как большие толпы людей текут подобно воде.

Нью-Йорк Сити марафонцы на Верраццано-Узкий мост.

Источник: Википедия / Creative Commons

Согласно новому исследованию (Bain and Bartolo, 2019), опубликованному сегодня в журнале Science, большие толпы людей проявляют коллективное поведение, подобное жидкости, которое можно прогнозировать, основываясь исключительно на гидродинамической теории. Это новаторское исследование впервые показывает, как толпы людей текут, как вода, таким образом, что кажется, что они перекрывают так называемые «правила взаимодействия» между людьми.

• Как оставить отношения
• Не все экранное время потеряно
• Друзья Электрические?
• С кем ты говоришь?
• Усильте лекарства и добавки для сна

Эта статья «Динамический отклик и гидродинамика поляризованных толп» была написана в соавторстве Николасом Бэйном и Дени Бартоло из Лаборатории физики в Лионе, Франция. Бэйн – доктор философии студент-физик в ENS de Lyon, работающий под руководством Бартоло. Новаторское исследование, представленное в этой статье, фокусируется на изучении толпы людей с точки зрения физика активного вещества.

Для этого масштабного исследования движения толпы людей через призму гидродинамической теории Бейн и Бартоло установили камеры с высоты птичьего полета, чтобы они могли снимать поток тысяч бегунов-марафонов, разделенных на разные загоны на стартовой линии. из трех крупнейших марафонов в мире в Чикаго, Париже и Атланте.

В этом исследовании исследователи сосредоточились на всей толпе как на единой сущности и применили гидродинамическую теорию к движению человеческой толпы, которое было свободно от индивидуальных поведенческих предположений. Авторы суммируют дизайн и значение своего исследования:

• Нелюбимые дочери: гнев, признание и восстановление
• 3 скрытых причины, по которым ваша тревога сдерживает сползание
• Социальные медиа в колледже
• От защиты к соединению
• Изучение генетического риска может повлиять на прием пищи и физические упражнения

Завораживающие впечатления от практически всех моделей, наблюдаемых в стаях птиц, рыбных стаях, скоплениях насекомых и даже людских толпах, эффективно воспроизводятся in silico с помощью простых алгоритмов. Однако выход за пределы визуальных впечатлений и прогнозирование коллективной динамики групп живых существ в ответ на физические, социальные или биологические императивы остаются серьезной проблемой.

Моделирование движения толпы занимает центральное место в таких разнообразных ситуациях, как предотвращение риска в массовых мероприятиях и визуальные эффекты в киноиндустрии. Мы используем десятки тысяч участников дорожных гонок в начальных загонах, чтобы выяснить текущее поведение поляризованных толп, исследуя его реакцию на движение границы. Основываясь на этих наблюдениях, мы выкладываем гидродинамическую теорию поляризованных толп и демонстрируем ее предсказательную силу. Мы ожидаем, что это описание групп людей как активных континуумов даст количественные рекомендации по управлению толпой.

Как вы можете видеть на видео ниже, когда Бэйн и Бартоло проанализировали коллективное движение роев бегунов-марафонов на стартовой линии гонки, они смогли идентифицировать волны плотности и скорости толпы, которые создавали волновой эффект, который мог бы каскадироваться из задняя и передняя часть линии, но не из стороны в сторону. В отличие от некоторых угрожающих жизни ситуаций, когда «толпа течет как цунами», о которых я расскажу позже в этом посте, тысячи марафонцев, участвующих в этих хорошо организованных соревнованиях по бегу, медленно продвигаются к стартовой линии под четко сформулированным руководством расы. дневные сотрудники.

Интересно, что «гидродинамическая волна» марафонцев, ожидающих начала забега на 26,2 мили, кажется, пульсирует в толпе с постоянной скоростью. Используя прогнозирующие математические модели, исследователи смогли точно предсказать, как эта динамика будет развиваться от одной стартовой линии марафона к другой.

Интересная перспективная статья о новом исследовании Николая Уэльта из Стэнфордского университета, написанном Бэйном и Бартоло, «Потоки толпы», также была опубликована в номере журнала «Science» от 4 января . Оулетт является основателем и директором Стэнфордской лаборатории экологической сложности, которая занимается самоорганизацией в сложных системах, имеющих отношение к коллективному поведению и экспериментальной механике жидкости, такой как турбулентный поток жидкости и коллективное движение в группах животных и больших людских толпах.

В своей перспективной статье Оулетт подытожил значение этого исследования толпы людей, действующих как вода,

“На стр. 46 из этого номера [Science], Bain и Bartolo (4) описывают новый мощный способ моделирования толпы людей. Вместо того, чтобы сосредотачиваться на людях, они строят непрерывную «гидродинамическую» модель толпы в целом, а затем ограничивают ее данными наблюдений, собранными от марафонцев. Этот подход обходит многие из иногда сомнительных предположений, которые были сделаны ранее, и обеспечивает дорожную карту для построения эмпирически обоснованной теории коллективного поведения ».

Вы когда-нибудь были «сметены» в море человечества, которое ощущалось как приливная волна?

В то время как я читал о последних исследованиях больших толп, которые текут как вода и ведут себя по предсказуемым схемам, основанным на гидродинамике, у меня были воспоминания о конкретных обстоятельствах как в спорте, так и в повседневной жизни, где я испытал это явление. Во второй части этого поста я собираюсь переключить передачи и поделиться некоторыми автобиографическими историями и аудиовизуальными примерами, которые подтверждают последние выводы Бэйна и Бартоло о гидродинамике толпы людей.

Прежде чем читать дальше: Можете ли вы вспомнить какие-либо непосредственные переживания ощущения огромной волны человеческих существ, действующих как стена воды, которая заставила вас чувствовать себя бессильным в выборе направления движения вашего тела?

Когда я задал себе этот вопрос сегодня утром, на ум пришло четыре примера. Два из них были воспоминаниями, которые заставили меня чувствовать себя хорошо; два других вызвали посттравматический стресс. Прочитав последнее исследование Бэйна и Бартоло, я понимаю, что самое близкое, о чем я подумал, что я умру, – это ситуации, когда водянистые движения массивной толпы, которые не знали, что их коллективные действия создают опасная для жизни опасность – практически уничтоженные люди в отдаленной части группы.

Как марафонец, я столкнулся с явлением, похожим на волну, которое Бейн и Бартоло запечатлили на пленку для своего последнего исследования в качестве участника, которого «загоняли» добровольцы дня гонки в стартовый загон. Для меня этот опыт всегда был радостным, создающим дух товарищества. Самое обильное чувство «E pluribus unum» – быть каплей воды в море человечества – это когда я среди 50 000 марафонцев на старте самого большого в мире марафона в Нью-Йорке.

Как вы можете видеть на видео выше, первая миля марафона Нью-Йорка доставляет бегунов из Стейтен-Айленда в Бруклин через мост Верразано-Нарроуз. Быть плечом к плечу и бегать шаг за шагом с другими марафонцами во время этой части марафона в Нью-Йорке – все равно, что путешествовать на волне. Это единственный раз во время марафона, когда мне кажется, что мои ноги даже не касаются земли, и меня переносит гигантская волна незнакомцев, стремящихся к общей цели. Это жизненный опыт.

Как коренной житель Нью-Йорка, я бесчисленное количество раз испытывал «море человечества», толкающее мое тело взад и вперед способами, которые были вне моего контроля во время поездок на метро в час пик. Любой, кто садился в поезд MTA, отправляющийся в Манхэттен или выходящий из него или выходивший из него в час пик, вероятно, чувствовал гидродинамику потоков, похожих на воду.

Большую часть своей жизни я жил на 14-й улице и регулярно ездил на L-поезде. Хотя большинство людей ненавидят толпу в час пик, по какой-то странной причине я всегда любил быть упакованным в вагон метро, ​​как сардины. В мегаполисе, где так легко быть окруженным людьми, но чувствовать себя физически изолированными, втиснуться в вагон метро всегда создает странную принудительную близость, которая мне кажется странно утешительной.

Тем не менее, как вы можете видеть на видео выше, тип водоподобной динамики, наблюдаемый Бэйном и Бартоло на стартовых линиях марафона, также можно наблюдать на этом экспонате, когда пассажиры засоряются (например, заблокированный слив, требующий плунжера). на лестнице, ведущей к платформе на Юнион-сквер, которая часто заполнена до краев. Подобная амебе динамика толпы как единого существа коагулирует, который останавливает поток в обоих направлениях. Очевидно, что эта гидродинамика толпы, которая не течет гладко в подземных туннелях, создает очень реальные опасности для повседневных пассажиров.

Другой автобиографический пример того, как я чувствовал, как большая толпа людей похожа на воду, произошел, когда я был погружен в воду во время опасной для жизни ситуации, в которой я почти утонул. Воспоминание об этом событии двух десятилетий назад все еще вызывает у меня ПТСР-подобную паническую атаку, которая захватывает мое дыхание.

Утром 15 августа 1999 года я надел гидрокостюм и еще около 2000 других триатлетов из Ironman, чтобы участвовать в первом триатлоне в Лейк-Плэсиде. Плавание длиной в 2,4 мили на этих соревнованиях по плаванию на велосипеде и бегу на длинные дистанции обычно происходит в океане, где есть много места для разведения.

К сожалению, как следует из названия этого конкретного триатлона, плавательный этап в Ironman Lake Placid проходит в относительно небольшом озере, и гонка была перепродана. Из-за стесненных условий пловцам пришлось делать короткую 0,6 милю назад и обратно; это означало, что спортсмены буквально должны были переплыть друг друга, если они хотели добраться из точки А в В, преодолев самое короткое расстояние прямой линии. Кроме того, береговая линия озера была слишком маленькой, чтобы вместить тысячи спортсменов. Как вы можете видеть на видео ниже, в первые годы существования Ironman Lake Placid этот старт плавания был полным хаосом и создавал действительно опасные условия.

Точно так же, как Бейн и Бартоло описывают в своих исследованиях марафонцев, ожидающих начала гонки в разных парашютах, когда группа пловцов была в движении, они становились похожими на коллективную волну или разрывную волну, которая не руководствовалась индивидуальными намерениями. Поскольку все триатлонисты на стартовой линии направлялись к одному и тому же разворотному буйку на горизонте, меньший поток пловцов, струившихся слева, не мог слиться с цунами атлетов, льющихся справа.

Когда в 1999 году я участвовал в Лейк-Плэсиде, я оказался в ловушке на несколько футов под массой скользкого черного неопрена, которую носят сотни пловцов, приходящих с правой стороны озера подобно приливной волне. Было невозможно дышать. Все эти пловцы были в большом русле потока, который заставлял их стремительно расти вместе. Из-за неудачи и непонимания того, как будет работать динамическая динамика этого многолюдного плавания, я застрял на левой стороне, где образовалось узкое место, и потока не было.

С огромным количеством воды и полным хаосом на стартовой линии этого первого события, никто даже не знал, что несколько неудачливых спортсменов были пойманы в ловушку со мной в водовороте, который был создан противоборствующими пловцами в различных каналах потока. Весь ободряющий, плещущийся и несущийся адреналин спортсменов и зрителей не позволял кому-либо передавать разумные инструкции после того, как стартовый пистолет был выпущен. Плавание в Ironman в Лейк-Плэсиде – самое близкое к тому, что я когда-либо терял сознание и думал, что умру на спортивных соревнованиях. Это было ужасно.

Как Бейн и Бартоло предупреждают в заключении своей статьи о поведении больших толп, подобных жидкости,

«Мы показываем, что сразу переориентировать направление движения поляризованной толпы невозможно, полагаясь только на локально доступные сигналы. Ориентировочные сигналы должны быть предоставлены всей сборке, чтобы изменить направление ее движения. Мы также прогнозируем время, необходимое для того, чтобы привести в движение или остановить толпу определенного масштаба, предоставляя информацию на ее границе ».

Исходя из этих гидродинамических принципов, у волонтеров не было возможности дать ориентиры тысячам поляризованных пловцов, когда они находились в движении. К счастью, в 2013 году организаторы гонок Ironman начали менять формат масс-старта плавания на плавный запуск меньших волн, что позволяет пловцам вылезать из кораллов в шахматном порядке, что значительно снижает риски.

В заявлении организаторы Ironman North America заявили: «И в Ironman Coeur d’Alene, и в Ironman Lake Placid стартуют прокатки в 2013 году. Спортсмены будут входить в воду непрерывным потоком через контролируемую точку доступа, аналогично тому, как бегущая дорога гонки начаты. Время атлета начнется, когда они пересекут временные маты под аркой для плавания ».

Последний пример гидродинамики и большого скопления людей, которые текут, как вода, таким образом, что наносит какой-то вред здоровью (и, возможно, чуть не убил меня), произошел на общем входном концерте The Clash в 1982 году. Когда я отправился на концерт The Clash в Колизее Кейп-Код в В августе 82 года их песня «Rock the Casbah» стала хитом топ-10 на Billboard Hot 100. Все на концерте были полны энтузиазма и были в восторге от того, что увидели эту британскую группу, ставшую лидером в чартах.

С точки зрения динамики толпы проблема с Колизеем Кейп-Код (который был закрыт в 1984 году) заключалась в том, что владельцы случайно превратили старый каток в концертный зал, не придавая особого значения безопасности толпы. Поскольку концерт был общим входом без назначенных мест, все забились на главный этаж, который стал ямой для мусора.

Когда я был подростком на этом концерте Clash, я приехал рано, чтобы быть рядом с толпой. К сожалению, это означало, что я вклинился в бетонный барьер возле сцены и был прикреплен там всего через несколько песен после начала концерта. По сей день, когда я слышу «Великолепную семерку», уникальные барабанные ритмы этой песни напоминают мне о ритмичном импульсе, который я ощущал при каждой волне изобилия толпы, разбивающей мое тело о бетонный барьер. Каждая волна коллективных движений от аншлаговой толпы толкала мою нижнюю часть тела по всей длине блокады с такой силой, что казалось, что это может расколоть меня пополам. К счастью, некоторые охранники наконец начали подтягивать людей через барьер, прежде чем мы были растоптаны морем человечества, невольно сокрушая нас волнами, которые начинались позади арены.

В видео, показанном ниже, солист группы Clash Джо Страммер рассказывает о том, как наблюдают за групповыми движениями больших скоплений людей на стадионе Ши с его выгодной позиции на сцене.

Моя личная встреча со стеной людей, которые чуть не раздавили меня на рок-концерте, произошла через несколько лет после катастрофы концерта The Who в 1979 году. Нью-Йорк Таймс сообщила об этом инциденте в статье «11 убитых и 8 сильно раненных в Crush Before Rock» Концерт в Цинциннати ». В этой статье описывается опасный водный поток массивной толпы:« Во время инцидента, как сообщалось, было открыто восемь из многих дверей Колизея, что вызвало смятение среди поклонников, выстроившихся возле одной двери в юго-западный угол, который оставался закрытым. Позже полиция заявила, что чиновникам Колизея не удалось открыть достаточно дверей, чтобы справиться с толпой. Когда двери открылись, и поклонники бросились вперед, многие упали и были растоптаны ».

Последние исследования Николаса Бэйна и Дени Бартоло по гидродинамике массового потока могут спасти жизни. Как заключают авторы, «описание толп как континуумов должно быть полезным для выяснения их реакции на возмущения с большой амплитудой и их переходы от текучих жидкостей к аморфным твердым веществам, две ситуации, когда динамика толпы становится опасной».

Facebook Изображение Кредит: Beeboys / Shutterstock

Рекомендации

Николас Бейн и Денис Бартоло. «Динамический отклик и гидродинамика поляризованных толп». Наука (впервые опубликовано: 4 января 2019 г.) DOI: 10.1126 / science.aat9891

Николас Т. Уэлье. «Плавные толпы». Наука (впервые опубликовано: 4 января 2019 г.) DOI: 10.1126 / science.aav9869