Arrangement caché dans le chaos de la foule

Vous êtes-vous déjà demandé comment les piétons « savent » tomber dans les voies lorsqu’ils se déplacent dans une foule, sans en discuter ni même y penser ?

Une nouvelle théorie développée par des mathématiciens de l’Université de Bath et dirigée par le professeur Tim Rogers explique ce phénomène et est capable de prédire quand les voies sont courbes et droites. La théorie pourrait également décrire la pente bancale de la voie lorsque les gens ont l’habitude de passer d’un côté plutôt que de l’autre (par exemple, dans une situation où on leur rappelle souvent de « passer à droite »).

Cette analyse mathématique réunit des points de vue contradictoires sur l’origine de la formation des voies, révélant une nouvelle classe de structures qui peuvent passer inaperçues dans la vie quotidienne. Cette découverte a été rapportée dans les sciencesconstitue une avancée majeure dans la science interdisciplinaire de la « matière active » – ​​l’étude des comportements de groupe dans des populations en interaction allant des bactéries aux troupeaux d’animaux.

Testé dans les arènes

Pour tester leur théorie, les chercheurs ont demandé à un groupe de volontaires de parcourir une arène expérimentale simulant différentes conceptions, avec des modifications des portes d’entrée et de sortie.

Une place est calquée sur la gare de King’s Cross à Londres. Lorsque les chercheurs ont regardé le clip vidéo de l’expérience, ils ont remarqué que des modèles mathématiques se formaient dans la vie réelle.

Le professeur Rogers a déclaré: « En un coup d’œil, une foule de piétons essayant de franchir deux portes peut sembler désorganisée, mais lorsque vous regardez de près, vous voyez la structure cachée. Selon la disposition de l’espace, vous pouvez remarquer soit la ligne droite classique- motif d’arcade ou des motifs courbes plus complexes tels que des ellipses et des découpes. » Paraboles et hyperboles. »

Formation de voie

Les processions à file unique aux passages piétons bondés ne sont qu’un exemple de la formation de sentiers, et cette étude a probablement des implications pour un éventail de disciplines scientifiques, en particulier dans les domaines de la physique et de la biologie. Des structures similaires peuvent également être formées par des particules non vivantes, telles que des particules chargées ou des organites dans une cellule.

À ce jour, les scientifiques ont proposé plusieurs explications différentes pour expliquer pourquoi les essaims humains et d’autres systèmes naturellement actifs s’auto-organisent en passages, mais aucune de ces théories n’a été vérifiée. L’équipe de Bath a utilisé une nouvelle approche analytique, inspirée de la théorie du mouvement brownien d’Albert Einstein, qui fait des prédictions qui peuvent être testées.

Encouragés par la façon dont leur théorie concordait avec les simulations numériques de particules en collision, ils ont ensuite collaboré avec le professeur Bogdan Pasek — un expérimentateur de l’Académie d’éducation physique de Katowice, en Pologne — et ont mené une série d’expériences (comme celle conçue sur le King’s Cross) utilisant des populations humaines.

L’auteur principal, le Dr Carol Pasek, a déclaré: « La formation d’une voie ne nécessite pas de pensée consciente – les participants à l’expérience ignoraient qu’ils s’étaient organisés en courbes mathématiques bien définies. »

« L’ordre apparaît automatiquement lorsque deux groupes avec des objectifs différents se croisent dans un espace encombré et tentent d’éviter de se heurter. L’effet cumulatif de nombreuses décisions individuelles forme par inadvertance des couloirs. »

Les chercheurs ont également testé les effets des règles de circulation imposées de l’extérieur, c’est-à-dire qu’ils ont demandé aux participants de dépasser les autres par la droite. En accord avec la prédiction théorique, l’ajout de cette règle a modifié la structure des voies.

« Lorsque les piétons préfèrent tourner à droite, ils se retrouvent dans des voies en pente et cela provoque une frustration qui ralentit les gens », a déclaré le Dr Pasek.

« Ce que nous avons développé est une théorie mathématique élégante qui prédit la tendance à la formation de voies dans un système donné », a déclaré le professeur Rogers. « Nous savons maintenant que la structure est bien plus présente qu’on ne le pensait auparavant. »