Мыслящие жидкости и физика толпы: как аналогия с физикой помогает прогнозировать массовые перемещения людей

Вы когда-нибудь задумывались, как мы все перемещаемся в толпе? От ежедневной суеты в школьном коридоре до массовых собраний на стадионах — люди постоянно движутся в группах, иногда спонтанно и хаотично, иногда — организованно и целенаправленно. Но, оказывается, в этом есть своя физика.

Мы все — «мыслящие жидкости»?

Удивительно, но законы, которые управляют движением жидкостей, газов и частиц, могут помочь нам понять, как ведут себя толпы людей. Социальные науки, конечно, изучают наше поведение и решения, но физика подходит к этому вопросу с другой стороны. Она ищет универсальные закономерности, общие для всех. Как сказал австралийский инженер Роджер Л. Хьюз, толпы людей можно рассматривать как «мыслящие жидкости».

Но что это за «мыслящие жидкости»? Позвольте объяснить. Во-первых, толпы подчиняются тем же законам, что и обычные жидкости. Например, они стремятся заполнить доступное пространство, обтекают препятствия, формируют потоки. Но есть и отличие: эти «жидкости» еще и думают! Люди, в отличие от частиц воды, действуют целенаправленно, выбирают кратчайший путь к цели, стараются избегать столкновений.

Когда цели совпадают и расходятся

Иногда наши цели в толпе совпадают: мы все покидаем стадион после матча или пытаемся успеть в вагон поезда. Но бывают ситуации, когда наши цели противоположны: например, когда толпа пассажиров высаживается из самолёта, а вам, наоборот, нужно попасть на посадку. В таких случаях толпа превращается в источник напряжения и раздражения.

А что вы скажете про эвакуацию? Быстрая и безопасная эвакуация из здания — это крайне важная задача. Здесь не обойтись без продуманных маршрутов и дверных проемов, которые буквально могут спасать жизни. Печальный пример — трагедия на фестивале Astroworld в Хьюстоне в 2021 году, когда из-за недостатка запасных выходов летальный исход постиг 10 человек и сотни получили травмы.

Законы физики на службе безопасности

Так как же физика может помочь нам в решении этих проблем? Физики и инженеры разработали целый набор инструментов и моделей для изучения поведения толпы. Они анализируют, как люди движутся, какие факторы влияют на скорость их перемещения, как формируются заторы.

Одним из ключевых открытий стало понимание того, что пропускная способность дверных проёмов зависит от их ширины. Оказывается, если вы увеличите ширину двери в два раза, то поток людей через нее увеличится тоже в два раза. Звучит просто, не так ли? Но это знание может помочь в проектировании безопасных и эффективных зданий и общественных мест.

Культурные различия и «социальные силы»

Но не всё так просто. В разных культурах люди ведут себя по-разному. Где-то считается нормой обгонять других, а где-то — нет. Это важно учитывать при проектировании общественных пространств. Кроме того, в толпе есть еще и «социальные силы». Вежливые люди пропускают других, а наглецы могут толкаться и создавать дополнительные препятствия.

И вот здесь начинается самое интересное: как эти «социальные силы» влияют на движение толпы? Оказывается, иногда они «нарушают» законы Ньютона, так как нахальный человек оказывает большее давление на окружающих, чем он сам получает от них.

От «мыслящих жидкостей» к «мыслящим атомам»

Исследователи также пытаются понять поведение толпы на более детальном уровне. Здесь аналогия с физикой становится ещё более глубокой. Индивидуальная скорость людей, например, объединяется с коллективными показателями, такими как плотность и давление, для формирования общего поведения.

Даже такой показатель как вязкость, когда толпа становится более или менее «густой», имеет свои аналоги в физике жидкостей. Представьте себе, что люди — это частицы, а барьеры — невидимые силы, которые отталкивают людей. Заметьте, что эти «силы» становятся слабее с расстоянием.

Цель — сделать толпу безопаснее

Конечная цель исследований в этой области — сделать толпу более безопасной и комфортной. А знаете, что? Оказывается, люди не любят толпиться и часто выбирают более длинные, но менее загруженные маршруты. Это очень важно, особенно при планировании маршрутов эвакуации или больших массовых мероприятий.

И, как ни странно, толпы иногда «переходят» в другие фазы, подобно воде, которая превращается в лед. Люди могут формировать своеобразные «полосы движения», следуя за теми, кто идет в том же направлении, но стараясь избегать встречных потоков.

Методы, разработанные для анализа поведения жидкостей, применяются даже при изучении марафонских забегов. Удивительно, но в бегущих толпах можно обнаружить волны и турбулентности.

Трагические события, такие как давка во время хаджа в Мекке в 2006 году, где пострадало большое количество людей. Исследования в области физики толпы могут помочь предотвратить такие катастрофы в будущем. Ученые также изучают, как на поведение толпы влияют индивидуальные особенности людей: наличие детей, багажа или даже просто отвлекающие факторы.

Физика помогает нам не только бежать, но и жить

Понимание физики толпы — это сложная, но важная задача. Сочетание теории и эксперимента позволяет ученым создавать более точные модели поведения толпы и находить способы сделать общественные пространства более безопасными и удобными для всех. В конечном итоге, эти знания помогают нам не только перемещаться в толпе, но и жить, делая наши города и мероприятия более безопасными и комфортными.

В заключение

Физика толпы — это не просто абстрактная научная дисциплина. Это область, которая имеет практическое значение в нашей повседневной жизни. Она помогает нам понять, как мы движемся, как принимаем решения и как сделать наше пребывание в обществе более безопасным.