坚持你的车道：混乱人群中的隐藏秩序

发布时间：2023-03-03 16:28:32 栏目：生活

导读 你有没有想过，行人在穿过人群时是如何知道掉进车道的，而没有讨论甚至有意识地思考这个问题?由蒂姆·罗杰斯(Tim Rogers)教授领导的巴斯大

你有没有想过，行人在穿过人群时是如何“知道”掉进车道的，而没有讨论甚至有意识地思考这个问题?

由蒂姆·罗杰斯(Tim Rogers)教授领导的巴斯大学数学家开发的新理论解释了这一现象，并能够预测车道何时是弯曲的和直线的。该理论甚至可以描述当人们习惯于从一侧而不是另一侧通过时(例如，在经常提醒他们“向右通过”的情况下)时，不稳定车道的倾斜。



这种数学分析统一了关于车道形成起源的相互矛盾的观点，并揭示了一类在日常生活中可能被忽视的新结构。这一发现发表在《科学》杂志上，构成了“活性物质”跨学科科学的重大进展，即研究从细菌到动物群的相互作用人群中的群体行为。

在竞技场中进行测试

为了验证他们的理论，研究人员要求一组志愿者走过一个模仿不同布局的实验场，并改变入口和出口大门。

一个竞技场以伦敦国王十字车站的风格建立。当研究人员查看实验的视频片段时，他们观察到数学模式在现实生活中形成。

罗杰斯教授说：“乍一看，一群试图通过两扇门的行人可能看起来很混乱，但当你仔细观察时，你会看到隐藏的结构。根据空间的布局，您可以观察到经典的直线或更复杂的曲线图案，例如椭圆、抛物线和双曲线。

车道形成

在繁忙的斑马线形成的单档游行只是车道形成的一个例子，这项研究可能对一系列科学学科产生影响，特别是在物理学和生物学领域。类似的结构也可以由无生命的分子形成，例如细胞中的带电粒子或细胞器。

到目前为止，科学家们已经给出了几种不同的解释，为什么人类群体和其他活跃系统自然地自我组织成车道，但这些理论都没有得到证实。巴斯团队使用了一种受阿尔伯特·爱因斯坦的布朗运动理论启发的新分析方法，该方法做出了可以测试的预测。

受到他们的理论与碰撞粒子的数值模拟一致的鼓舞，他们随后与波兰卡托维兹体育学院的实验家Bogdan Bacik教授合作，并使用人类人群进行了一系列实验(例如以国王十字为模型的实验)。

主要作者Karol Bacik博士说：“车道形成不需要有意识的思考 - 实验的参与者不知道他们已经将自己安排成定义明确的数学曲线。

“当两个目标不同的群体在拥挤的空间中相遇并试图避免相互碰撞时，秩序就会自发出现。许多个人决策的累积效应无意中导致了车道的形成。

研究人员还测试了外部强加的交通规则的影响 - 即他们指示参与者在右侧超越其他人。与理论预测一致，添加此规则改变了车道结构。

“当行人偏爱右转时，车道最终会倾斜，这会带来挫败感，让人们放慢脚步，”巴西克博士说。

“我们开发的是一个简洁的数学理论，可以预测任何给定系统中车道形成的倾向，”罗杰斯教授说。“我们现在知道，存在的结构比以前想象的要多得多。