https://frosthead.com

Πώς Fluid Dynamics μπορεί να σας βοηθήσει να περιηγηθείτε πλήθη

Από ψηλά, ένα πλήθος ανθρώπων μοιάζει πολύ με μια αποικία μυρμηγκιών. Από ακόμη πιο μακριά, τα άτομα μοιάζουν να μοιάζουν σε μια μάζα υγρού που ρέει μέσα από μια περιοχή. Και σε κάποιο βαθμό, η δυναμική ενός πλήθους μπορεί να μελετηθεί με τις ίδιες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της δυναμικής των υγρών ή των μεγάλων συστημάτων αλληλεπιδρώντων σωματιδίων. Ως αποτέλεσμα, οι φυσικοί και οι επιστήμονες υπολογιστών μπορούν να μας δώσουν κάποια εικόνα για το πώς να πλοηγηθεί, για παράδειγμα, μια διαδήλωση διαμαρτυρίας ή ένα προεδρικό εγκαινίων.

Οι άνθρωποι που μελετούν πλήθη χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό παρατηρησιακών μελετών και μαθηματικών μοντέλων για να κατανοήσουν πώς συμπεριφέρονται συνήθως αυτές οι μάζες. Τα τελευταία 20 χρόνια περίπου, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι πεζοί τείνουν να αυτο-οργανώνονται. Για παράδειγμα, τα πλήθη σχηματίζουν φυσικά λωρίδες που σχηματίζονται όταν οι άνθρωποι περπατούν σε αντίθετες κατευθύνσεις, όπως σε ένα διάδρομο. Όταν δύο ομάδες ανθρώπων περπατούν σε ορθή γωνία μεταξύ τους, βρίσκουν έναν τρόπο να περάσουν ο ένας τον άλλο χωρίς να σταματήσουν.

Φυσικά, υπάρχουν μερικές αξιοσημείωτες διαφορές μεταξύ πλήθους και αλληλεπιδρώντων σωματιδίων. Δηλαδή, "τα σωματίδια δεν έχουν πρόθεση", λέει ο Dirk Helbing, ερευνητής στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Ζυρίχη, ο οποίος μελετά τις υπολογιστικές κοινωνικές επιστήμες. Αλλά μερικοί από τους ίδιους φυσικούς νόμους ισχύουν και για τις δύο καταστάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι οι ερευνητές του πλήθους είχαν επιτυχία στη χρήση παρόμοιων μοντέλων για να μελετήσουν πλήθη όπως χρησιμοποιούν οι φυσικοί για να μελετήσουν τη ροή σωματιδίων.

Για κάθε θεατή, υπάρχουν δύο κύριες δυνάμεις στην εργασία. Η πρώτη είναι η κινητήρια δύναμη που ωθεί κάθε άτομο προς το στόχο του. Η δεύτερη είναι η κοινωνική δύναμη που τους εμποδίζει να συγκρουστούν με άλλους ανθρώπους. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η κοινωνική δύναμη σχετίζεται με την απωστική δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτρονίων, η οποία είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους - με άλλα λόγια, η δύναμη μειώνεται όσο αυξάνεται η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων.

Αλλά στην περίπτωση των ανθρώπων, ο χρόνος αντικαθιστά την απόσταση, αναφέρουν οι ερευνητές Brian Skinner, Ιωάννης Καραμούζας και Stephen J. Guy το 2014 στην εφημερίδα Φυσικά σχόλια επισκόπησης (το animation παραπάνω είναι από τη μελέτη τους). Σκεφτείτε: Δεν χρειάζεται να κάνετε αποφυγή πράξεων όταν περπατάτε δίπλα σε κάποιον που πηγαίνει προς την ίδια κατεύθυνση όπως εσείς, ακόμα και αν είστε πολύ κοντά μαζί. Αλλά θα περάσετε από το δρόμο αν περπατάτε κατευθείαν προς ένα άλλο άτομο. Οι άνθρωποι προσαρμόζουν τα μονοπάτια τους με βάση υποσυνείδητους υπολογισμούς για το πόσο καιρό θα χρειαστεί να συγκρουστούν μεταξύ τους.

Τις περισσότερες φορές, τα πλήθη ρέουν κατά αυτόν τον τρόπο, κάθε άτομο που χρησιμοποιεί αυτόν τον αντίστροφο τετραγωνικό νόμο για να αποφύγει τις συγκρούσεις ενώ φτάνει στον δικό του προορισμό. (Δηλαδή, δίνουν τον εαυτό τους αρκετό χρόνο να αντιδράσουν στους ανθρώπους γύρω τους.) Αλλά καθώς αυξάνεται η πυκνότητα του πλήθους, αρχίζει να καταρρέει αυτή η αρχή της οργάνωσης. Όταν οι άνθρωποι είναι τόσο πυκνά συσκευασμένοι ώστε να πρέπει να αγγίζουν ο ένας τον άλλο, συχνά δεν μπορούν να ρυθμίσουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση τους για να αποφύγουν τις συγκρούσεις.

Είναι αυτές οι πολύ πυκνές καταστάσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε είδη καταστροφών μαζικών πλήθους που έχουν επικεντρώσει τα νέα τα τελευταία χρόνια. Κατά τη διάρκεια του προσκυνηματικού hajj του 2006 στη Μέκκα, για παράδειγμα, εκατοντάδες σκοτώθηκαν και περισσότεροι από 1.000 τραυματίστηκαν όταν προσκυνητές που έσπευσαν σε τεράστιους πέτρινους τοίχους σκοντάφτηκαν πάνω από τις αποσκευές που είχαν πέσει από τα κινούμενα λεωφορεία. Δεν ήταν η πρώτη φορά που σημειώθηκε θανατηφόρος τραυματισμός κατά τη διάρκεια της τελετουργίας, η οποία προσελκύει περίπου 2 εκατομμύρια ανθρώπους ετησίως: Το 1990, περισσότεροι από 1.000 προσκυνητές πέθαναν όταν ξέσπασε μια σφραγίδα σε μια κλειστή σήραγγα.

Ομοίως, το 2010, το γερμανικό φεστιβάλ ηλεκτρονικού χορού αγάπης Parade έγινε τραγικό όταν χιλιάδες επισκέπτη φεστιβάλ προσπάθησαν να διεισδύσουν μέσα από μια στενή σήραγγα στο χώρο των φεστιβάλ. Η στενή συμφόρηση προκάλεσε πανικό ανάμεσα στα πλήθη και η παρέλαση γρήγορα μετατράπηκε σε μάζα σύνθλιψης. Τελικά, 21 παρευρισκόμενοι φεστιβάλ πέθαναν από ασφυξία και τουλάχιστον 500 περισσότεροι τραυματίστηκαν. η παρέλαση τερματίστηκε μόνιμα.

Ravers χορεύουν γύρω από τη στήλη της νίκης κατά τη διάρκεια της 13ης ετήσιας παρέλασης αγάπης στο Βερολίνο, 21 Ιουλίου 2001. Βίντεο της καταστροφής πλήθους που έπληξε την παρέλαση το 2010, έδωσε στους ερευνητές μια εικόνα για τη δυναμική του πλήθους. Ravers χορεύουν γύρω από τη στήλη της νίκης κατά τη διάρκεια της 13ης ετήσιας παρέλασης αγάπης στο Βερολίνο, 21 Ιουλίου 2001. Βίντεο της καταστροφής πλήθους που έπληξε την παρέλαση το 2010, έδωσε στους ερευνητές μια εικόνα για τη δυναμική του πλήθους. (Reuters / Alamy)

Για προφανείς λόγους, είναι ανήθικο να σχεδιάζουμε μια μελέτη για να δούμε πώς συμπεριφέρονται οι άνθρωποι σε επικίνδυνα γεμάτες καταστάσεις. Όμως, βλέποντας βίντεο από πλήθος καταστροφών όπως αυτές, οι ερευνητές έχουν αποκτήσει μια εικόνα για το πώς συμβαίνουν - και πώς μπορούν να αποφευχθούν.

Καθώς το πλήθος γίνεται πιο πυκνό, η ομαλή ροή των πεζών που κινούνται προς τα εμπρός και αποφεύγει τις συγκρούσεις, δίνει τη θέση τους σε αυτά που ονομάζονται κύματα "σταματήματος". Αυτά είναι ουσιαστικά αυτά που ακούγονται: το πλήθος είναι πάρα πολύ πυκνό για τους ανθρώπους να προχωρούν συνεχώς, έτσι ώστε οι άνθρωποι να προχωρήσουν σε οποιαδήποτε κενά. Στη συνέχεια, σταματούν και περιμένουν άλλη ευκαιρία να προχωρήσουν. Τα κύματα "σταματήματος" και "πηγαίνω" δεν καταδεικνύουν πάντα την καταστροφή. Αλλά, λέει ο Helbing, "το κύμα stop-and-go είναι ένα προειδοποιητικό σήμα προόδου για την κατάσταση στο πλήθος που γίνεται κρίσιμη".

Τα πράγματα γίνονται πολύ επικίνδυνα αν το πλήθος συνεχίσει να γίνεται πιο πυκνό ή οι άνθρωποι κάνουν απροσδόκητες κινήσεις. Σε αυτό το σημείο η ροή μπορεί να γίνει ταραχώδη και χαοτική, με τους ανθρώπους να πιέζονται τυχαία σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Οι καταστροφές μπορούν να ξεσπούν όταν, για παράδειγμα, ένα άτομο σκοντάφτει, προκαλώντας κάποιον άλλο να ωθηθεί στη θέση τους και είτε να τους καταπατήσει ή να προσκρούσει τους εαυτούς τους. Ο Helbing λέει ότι μερικές φορές περιγράφεται ως το "φαινόμενο μαύρης τρύπας", με όλο και περισσότερους ανθρώπους να πιπιλίζουν. "Είναι πραγματικά ένα τρομερό πράγμα", λέει ο Helbing.

Επειδή η φύση και η συμπεριφορά του ανθρώπινου πλήθους είναι τόσο απρόβλεπτη, οι ερευνητές του πλήθους είναι απρόθυμοι να δώσουν γενικές συμβουλές για το πώς να τους περιηγηθείτε. (Η στρατηγική που συνήθως συμβουλεύουν είναι να μείνουν από το πλήθος στην πρώτη θέση.) Για καλύτερα ή χειρότερα, μεγάλο μέρος της ευθύνης για την ασφάλεια του πλήθους εμπίπτει στους διοργανωτές της εκδήλωσης και όχι στα άτομα που συμμετέχουν σε αυτήν. Όπως έδειξαν οι καταστροφές Hajj και Love Parade, οι διοργανωτές θα πρέπει να προσπαθήσουν να αποφύγουν σημεία συμφόρησης και περιοχές όπου οι ροές σε διαφορετικές κατευθύνσεις είναι πιθανό να διασχίσουν ο ένας τον άλλον.

Αλλά αν πρόκειται να βρεθείτε σε ένα μεγάλο πλήθος οποιαδήποτε στιγμή σύντομα, έχουν μερικές συμβουλές. Ανάλογα με την πυκνότητα του πλήθους, οι άνθρωποι τείνουν να κοιτάζουν περίπου 1-3 δευτερόλεπτα στο μέλλον, ενώ οι άνθρωποι κοιτάζουν τους μακρύτερους χρονικούς ορίζοντες σε αραιά πλήθη παρά σε πυκνά. "Όσο περισσότερο μπορείτε να κοιτάξετε στο μέλλον τόσο καλύτερα μπορείτε να περάσετε μέσα από ένα πλήθος", λέει ο Skinner. "Η αναζήτηση 3 ή 4 δευτερολέπτων στο μέλλον σας δίνει ένα πλεονέκτημα σε όσους αναζητούν μόνο 1 ή 2 δευτερόλεπτα στο μέλλον." Έτσι, αν κρατήσετε το κεφάλι σας ψηλότερο και σαρώσετε μια μεγαλύτερη περιοχή, μπορεί να είστε σε θέση να προβλέψετε προβλήματα και να σχεδιάσετε μια καλύτερη διαδρομή.

Οι επιλογές σας είναι διαφορετικές ανάλογα με το αν το πλήθος βρίσκεται σε ανοικτή ή κλειστή θέση, λέει ο Καραμούζας. Αν βρίσκεται σε ανοιχτή θέση και αρχίσετε να παρατηρείτε κύματα διακοπής και αναμονής ή αισθάνεστε ανασφαλείς για άλλους λόγους, μπορείτε να βγείτε από το πλήθος. Αν η περιοχή είναι περιφραγμένη ή περιφραγμένη, από την άλλη πλευρά, "η προσπάθεια να γίνει κάτι τέτοιο θα μπορούσε να δημιουργήσει περισσότερους πανικούς". Ο Helbing υπογραμμίζει το σημείο: "Θα πρέπει να αποφύγετε να πάτε ενάντια στη ροή. Κάνει τα πράγματα πολύ χειρότερα ", λέει. Προσθέτει ότι σε ένα μεγάλο κλειστό χώρο φαίνεται ότι οι πλευρές είναι πιο επικίνδυνες από τη μέση, αν και σημειώνει ότι δεν υπάρχουν αρκετές μελέτες για να το ξέρουν αυτό σίγουρα ή να καταλάβουν γιατί. Αλλά το πιο σημαντικό, λέει, "πάντα ξέρει πού βρίσκεται η έξοδος έκτακτης ανάγκης".

Για να ελέγξετε: Να είστε προσεκτικοί, να πηγαίνετε με τη ροή και να διατηρείτε τις επιλογές εξόδου ανοιχτές. Ροή με ασφάλεια!

Πώς Fluid Dynamics μπορεί να σας βοηθήσει να περιηγηθείτε πλήθη