https://frosthead.com

Hogyan segíthet a folyadékdinamika a tömegben való navigálásban?

Magasról fentről egy emberek tömege hasonlít a hangyák kolóniájára, amely körülpördül. Úgy tűnik, hogy még távolabb az egyének belefolynak egy folyadék tömegébe, amely egy területen átfolyik. És bizonyos mértékben a tömeg dinamikája ugyanolyan technikákkal tanulmányozható, amelyeket a folyadékdinamika vagy az egymással kölcsönhatásban lévő részecskék nagy rendszerének tanulmányozására használtak. Ennek eredményeként a fizikusok és a számítógépes tudósok némi betekintést nyújthatnak nekünk arról, hogy miként lehet navigálni, mondjuk, tiltakozási felvonulásra vagy elnöki beiktatásra.

Az emberek, akik tömegeket tanulmányoznak, a megfigyelési tanulmányok és a matematikai modellezés kombinációját használják, hogy megértsék, hogyan viselkednek ezek a vonzó tömegek. Kb. Az elmúlt 20 évben a kutatók felfedezték, hogy a gyalogosok általában önszerveződésesek. Például a tömeg természetesen sávokat képez, amelyek akkor alakulnak ki, amikor az emberek ellentétes irányba járnak, mint például a folyosón. Amikor két embercsoport egymáshoz derékszögben jár, megtalálja a módját, hogy megállás nélkül áthaladjanak egymáson.

Természetesen vannak némi különbségek a tömeg és az egymással kölcsönhatásban lévő részecskék között. Nevezetesen: „a részecskéknek nincs szándéka” - mondja Dirk Helbing, a zürichi svájci szövetségi technológiai intézet kutatója, aki a számítástechnikai társadalomtudományt tanulmányozza. Ugyanakkor ugyanazok a természetes törvények vonatkoznak mindkét helyzetre, azaz a tömegkutatóknak sikerült hasonló modelleket alkalmazni a tömeg tanulmányozására, ahogy a fizikusok a részecskeáramlás tanulmányozására használják.

Minden tömeg járó számára két fő erő működik. Az első az a hajtóerő, amely mindenkit megcéloz a célja felé. A második a társadalmi erő, amely megakadályozza őket abban, hogy más emberekkel ütközjenek. Érdekes, hogy ez a társadalmi erő a két elektron közötti visszatükröző erővel függ össze, amely fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével - más szóval, az erő csökken, amikor a részecskék közötti távolság növekszik.

De az emberek esetében az idő helyettesíti a távolságot, jelentették Brian Skinner, Ioannis Karamouzas és Stephen J. Guy kutatók 2014-ben a folyóiratban Fizikai áttekintő levelek (a fenti animáció a tanulmányukból származik). Gondolj bele: Nem kell kitérő lépéseket tennie, ha sétálsz valaki mellett, aki ugyanabba az irányba jár, mint te, akkor is, ha nagyon közel állsz egymáshoz. De akkor elmozdul az útjától, ha egyenesen egy másik személy felé sétálsz. Az emberek a tudatalatti mentális számítások alapján állítják be az útjukat, hogy mennyi időbe telik, amíg összeütköznek egymással.

A legtöbb ember tömege ezen az úton folyik keresztül, és mindenki ezt az inverz négyzetes törvényt alkalmazza, hogy elkerülje az ütközéseket, miközben megérkezik saját rendeltetési helyükre. (Vagyis elegendő időt adnak maguknak ahhoz, hogy reagáljanak az őket körülvevő emberekre.) De a tömeg sűrűsége növekedésével ez a szervező elv elbomlik. Amikor az emberek annyira sűrűen vannak csomagolva, hogy meg kell érintniük egymást, gyakran nem tudják módosítani a gyaloglási sebességet és az irányt az ütközések elkerülése érdekében.

Azok a nagyon sűrű helyzetek, amelyek olyan tömeges tömeg katasztrófákhoz vezethetnek, amelyek az utóbbi évek híreiről szóltak. Például a 2006-os Mekkába tartott hajj zarándoklat során több százan haltak meg és több mint 1000 megsérült, amikor a hatalmas kőfalakat rohanó zarándokok megbotlottak a mozgó buszokból esett poggyász felett. Ez nem volt az első alkalom, amikor a rituálék során halálos kábítás történt, amely évente körülbelül 2 millió embert vonz: 1990-ben több mint 1000 zarándok halt meg, amikor egy zárt alagútban robbant fel egy roham.

Hasonlóképpen, 2010-ben a német Love Parade elektronikus táncfesztivál tragikussá vált, amikor a fesztivál látogatóinak ezrei megpróbálták átjutni egy keskeny alagúton keresztül a fesztivál területére. A szoros szűk keresztmetszet pánikot okozott a tömegek között, és a felvonulás gyorsan összetörő tömeggé vált. Végül 21 fesztivállátogató meghalt fulladásból, és további legalább 500-at megsebesültek; a felvonulást véglegesen leállították.

A győzelem oszlopa körül táncolók, a 2001. július 21-i berlini 13. szerelmi parádé során táncolók. A 2010. évi felvonuláson átesett tömegkatasztrófáról a kutatók betekintést nyertek a tömeg dinamikájába. A győzelem oszlopa körül táncolók, a 2001. július 21-i berlini 13. szerelmi parádé során táncolók. A 2010. évi felvonuláson átesett tömegkatasztrófáról a kutatók betekintést nyertek a tömeg dinamikájába. (Reuters / Alamy)

Nyilvánvaló okokból etikátlan egy olyan tanulmány készítése, amely megmutatja, hogyan viselkednek az emberek veszélyesen zsúfolt helyzetekben. Az ilyen tömegpusztító katasztrófák videóinak megtekintésével a kutatók betekintést nyertek az események bekövetkezésébe - és azok elkerülésének módjába.

Ahogy a tömeg sűrűbbé válik, az előre haladó gyalogosok gördülékeny áramlása és az ütközések elkerülése helyet ad az úgynevezett stop-and-go hullámoknak. Alapvetően ezek a hangok: a tömeg túlságosan sűrű ahhoz, hogy az emberek folyamatosan előrehaladjanak, tehát az emberek minden résbe lépnek. Ezután megállnak, és várnak egy újabb lehetőséget a továbblépésre. A stop-and-go hullámok nem mindig jelentenek katasztrófát. Helbing szerint "a stop-and-go hullám előrejelző jel a tömegben kialakult helyzet kritikus helyzetének".

A dolgok valóban veszélyesvé válnak, ha a tömeg tovább sűrűsödik, vagy ha az emberek váratlanul mozognak. Ezen a ponton az áramlás viharos és kaotikus lehet, és az embereket véletlenszerűen mozgatják különböző irányokba. A katasztrófák akkor válhatnak ki, ha, mondjuk, egy ember megbotlik, másoktól a helyükre tolják őket, vagy csapdák őket, vagy megbotlik. Helbing azt mondja, hogy ezt néha „fekete lyuk effektusnak” nevezik, és egyre több ember szívja be magát. „Ez valóban szörnyű dolog” - mondja Helbing.

Mivel az emberi tömeg jellege és viselkedése olyan kiszámíthatatlan, a tömegkutatók vonakodnak általános tanácsokat adni a navigáláshoz. (Az általuk javasolt stratégia elsősorban az, hogy távol maradjon a tömegből.) Ennél jobb vagy rosszabbá a tömegbiztonságért való felelősség nagy része a rendezvény szervezőire hárul, nem pedig az abban részt vevő személyekre. Amint a hajj és a Love Parade katasztrófák megmutatták, a szervezőknek meg kell próbálniuk elkerülni a szűk keresztmetszeteket és azokat a területeket, ahol a különböző irányokba eső áramlások valószínűleg keresztezik egymást.

De ha hamarosan nagy tömegben találja magát, van néhány tipp. A tömeg sűrűségétől függően az emberek hajlamosak körülbelül 1–3 másodpercre nézni a jövőben, az emberek hosszabb távú látványt néznek a ritka tömegben, mint a sűrűben. "Minél tovább tekintünk a jövőbe, annál jobban át tudunk lépni a tömegben" - mondja Skinner. „A jövőre nézve 3 vagy 4 másodperc előnyöket nyújt azokhoz az emberekhez képest, akik csak egy vagy 2 másodpercre tekintnek a jövőbe.” Tehát ha felemeled a fejed és átvizsgálsz egy nagyobb területet, akkor előre láthatod a problémákat és megtervezheted jobb út.

Az Ön lehetőségei attól függnek, hogy a tömeg nyitott vagy zárt helyen van-e, mondja Karamouzas. Ha nyitott helyen van, és észreveszi a stop-and-go hullámokat, vagy más okokból nem biztonságosnak érzi magát, akkor kiszállhat a tömegből. Másrészről, ha a területet elkerítették vagy falba futtatták, „erre való törekvés több pánikot okozhat”. A segítő hangsúlyozza ezt a pontot: „Kerülje el az áramlással szembeni ellenállást. Sokkal rosszabbá teszi a dolgokat - mondja. Hozzáteszi, hogy egy nagy, zárt térben úgy tűnik, hogy az oldalak veszélyesebbek, mint a középső, bár megjegyzi, hogy nincs elég tanulmány, hogy ezt biztosan megismerjék, vagy megértsék miért. De ami a legfontosabb, azt mondja: „mindig tudja, hol található a vészkijárat”.

Felülvizsgálat: Éber maradjon, vegye figyelembe az áramlást, és tartsa nyitva a kilépési lehetőségeket. Folytasson biztonságosan!

Hogyan segíthet a folyadékdinamika a tömegben való navigálásban?