Grandi folle scorrono come l’acqua in modi incredibili (e terrificanti)

La teoria idrodinamica aiuta a spiegare quanto grandi folle umane scorrano come l’acqua.

Maratoneti di New York City sul ponte Verrazzano-Narrows.

Fonte: Wikipedia / Creative Commons

Grandi folle umane esibiscono un comportamento collettivo fluido che può essere previsto basandosi esclusivamente sulla teoria idrodinamica, secondo un nuovo studio (Bain e Bartolo, 2019) pubblicato oggi sulla rivista Science. Questa ricerca pioneristica mostra, per la prima volta, come una folla di persone fluisca come l’acqua in modi che sembrano ignorare le cosiddette “regole di interazione” tra individui.

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Questo documento, “Risposta dinamica e idrodinamica delle folle polarizzate”, è stato co-autore di Nicolas Bain e Denis Bartolo del Laboratoire de Physique di Lione, in Francia. Bain è un dottorato di ricerca studente in fisica all’ENS di Lione, sotto la supervisione di Bartolo. La ricerca pionieristica presentata in questo articolo si concentra sullo studio delle folle umane dal punto di vista del fisico di una materia attiva.

Per questa ricerca su vasta scala sul movimento della folla umana attraverso la lente della teoria idrodinamica, Bain e Bartolo hanno installato telecamere a vista d’uccello in modo da poter filmare il flusso di migliaia di maratoneti che sono stati sezionati in diversi recinti sulla linea di partenza di tre delle più grandi maratone del mondo a Chicago, Parigi e Atlanta.

Per questo studio, i ricercatori si sono concentrati sull’intera folla come entità singolare e hanno applicato la teoria dell’idrodinamica al movimento della folla umana che era libera da ipotesi comportamentali individuali. Gli autori riassumono il design e il significato del loro studio:

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Le impressioni ipnotizzanti di praticamente tutti i modelli osservati negli stormi di uccelli, nelle scuole di pesce, negli sciami di insetti e persino nelle folle umane sono effettivamente rese in silice da semplici algoritmi. Andare oltre le impressioni visive e predire le dinamiche collettive di gruppi di creature viventi in risposta a imperativi fisici, sociali o biologici rimane comunque una sfida formidabile.

La modellizzazione del movimento della folla è fondamentale per situazioni diverse come la prevenzione del rischio negli eventi di massa e il rendering degli effetti visivi nell’industria cinematografica. Usiamo decine di migliaia di partecipanti alle gare su strada per iniziare i corrals per chiarire il comportamento scorrente delle folle polarizzate sondando la sua risposta al movimento dei confini. Basandoci su queste osservazioni, stabiliamo una teoria idrodinamica delle folle polarizzate e dimostriamo il suo potere predittivo. Ci aspettiamo che questa descrizione dei gruppi umani sia un continuo attivo per fornire linee guida quantitative per la gestione della folla.

Come potete vedere nel video qui sotto, quando Bain e Bartolo hanno analizzato il movimento collettivo di sciami di maratoneti sulla linea di partenza di una gara, sono stati in grado di identificare le ondate di densità e velocità della folla che hanno creato un effetto a catena che sarebbe caduto a cascata la parte posteriore e anteriore della linea, ma non da un lato all’altro. A differenza di alcune “folle” che minacciano la vita come “uno tsunami” di cui parlerò più avanti in questo post, le migliaia di maratoneti che partecipano a questi eventi di corsa ben organizzati fanno lentamente progressi verso la linea di partenza sotto la chiara guida della corsa- personale di giornata.

È interessante notare che l’ondata idrodinamica dei maratoneti in attesa di iniziare una corsa di 26,2 miglia sembra incresparsi tra la folla a una velocità costante. Usando modelli matematici predittivi, i ricercatori sono stati in grado di prevedere con precisione come queste dinamiche si sarebbero sviluppate da una linea di partenza della maratona a un’altra.

Un articolo di notevole rilievo sul nuovo studio di Bain e Bartolo, “Flowing Crowds” di Nicholas Ouellette della Stanford University, è stato anche pubblicato nel numero del 4 gennaio di Science . Oullette è il fondatore e direttore del Laboratorio di complessità ambientale di Stanford, che si concentra sull’auto-organizzazione in sistemi complessi con rilevanza per il comportamento collettivo e la meccanica dei fluidi sperimentali, come il flusso turbolento del fluido e il movimento collettivo in gruppi di animali e grandi folle umane.

Oullette ha riassunto il significato di questa ricerca sulle folle che agiscono come l’acqua nel suo articolo di prospettiva,

“A p. 46 di questo numero [di Science], Bain e Bartolo (4) descrivono un nuovo modo potente di modellare le folle umane. Invece di concentrarsi sugli individui, costruiscono un modello “idrodinamico” continuo della folla nel suo complesso e poi lo vincolano con i dati osservazionali raccolti dai maratoneti. Questo approccio elude molte delle assunzioni a volte discutibili che sono state fatte in precedenza e fornisce una tabella di marcia per la costruzione di una teoria empiricamente fondata del comportamento collettivo. “

Sei mai stato “spazzato via” in un mare di umanità che sembrava un’onda anomala?

Mentre leggevo le ultime ricerche su grandi folle che scorrono come l’acqua e si comportano in modelli prevedibili basati sull’idrodinamica, ho avuto dei flashback in circostanze specifiche sia negli sport che nella vita quotidiana in cui ho vissuto questo fenomeno. Nella seconda parte di questo post, ho intenzione di cambiare marcia e condividere alcune storie autobiografiche e esempi audiovisivi che confermano le ultime scoperte di Bain e Bartolo sull’idrodinamica della folla umana.

Prima di leggere ulteriormente: riesci a ricordare le esperienze in prima persona di sentire un’enorme ondata di esseri umani che agiscono come un muro d’acqua che ti ha fatto sentire impotente a scegliere in quale direzione il tuo corpo si sarebbe trasferito?

Quando mi sono posto questa domanda prima di oggi, mi sono venuti in mente quattro esempi. Due di loro erano ricordi che mi facevano sentire bene; gli altri due provocarono uno stress post-traumatico. Dopo aver letto l’ultimo studio di Bain e Bartolo, mi rendo conto che il momento più vicino a cui pensavo di morire sarebbe stato in situazioni in cui i movimenti simili ad acqua di una folla enorme – che non avevano idea che le loro azioni collettive stessero creando pericolo di pericolo di vita – individui quasi annientati in una parte lontana del gruppo.

Come maratoneta, ho sperimentato l’esatto fenomeno ondulatorio che Bain e Bartolo hanno catturato in un film per il loro ultimo studio, visto che un partecipante è stato “radunato” da volontari del giorno della gara in un recinto di partenza. Per me, questa esperienza è sempre stata un’esperienza gioiosa e di cameratismo. La sensazione più esuberante di “E pluribus unum” di essere una goccia d’acqua in un mare di umanità è quando sono tra 50.000 maratoneti sulla linea di partenza della più grande maratona del mondo a New York City.

Come puoi vedere nel video qui sopra, il primo miglio della maratona di New York porta i corridori da Staten Island a Brooklyn attraverso il Verrazano-Narrows Bridge. Essere spalla a spalla e correre a passo falcato con gli altri maratoneti durante questa parte della maratona di New York sembra di surfare un’onda. Questa è l’unica volta durante una maratona quando mi sembra che i miei piedi non stiano nemmeno toccando terra, e sono portato avanti da una gigantesca ondata di estranei che lavora per un obiettivo comune. Questa è un’esperienza di vita.

Come newyorkese nativo, ci sono innumerevoli volte che ho anche sperimentato il “mare dell’umanità” spingendo il mio corpo avanti e indietro in modi che erano al di fuori del mio controllo mentre facevo il pendolare in metropolitana durante l’ora di punta. Chiunque sia entrato o uscito da un treno MTA diretto o uscito da Manhattan durante l’ora di punta probabilmente ha avvertito l’idrodinamica della folla che scorre come l’acqua.

Per gran parte della mia vita, ho vissuto sulla 14th Street e ho preso regolarmente il treno L. Anche se la maggior parte della gente odia le folle dell’ora di punta, per qualche strana ragione mi è sempre piaciuto essere ammassato in un vagone della metropolitana come le sardine. In una metropoli dove è così facile essere circondati da persone ma sentirsi fisicamente isolati, essere stipati su un vagone della metropolitana crea sempre uno strano tipo di intimità forzata che mi sembra stranamente confortante.

Detto questo, come potete vedere nel video qui sopra, il tipo di dinamiche simili all’acqua osservate da Bain e Bartolo alle linee di partenza della maratona sono osservabili anche in questa esposizione di pendolari che si innervosiscono (come uno scarico bloccato che necessita di uno stantuffo) sulle scale che portano alla piattaforma di Union Square, che è spesso riempita fino all’orlo. La dinamica ameba della folla come una singola entità coagula, che interrompe il flusso in entrambe le direzioni. Ovviamente, queste idrodinamiche di una folla che non scorre senza intoppi nei tunnel sotterranei creano pericoli molto reali per i pendolari di tutti i giorni.

Un altro esempio autobiografico di sentirsi fluire come una grande folla umana come acqua si è verificato mentre ero immerso nell’acqua durante una situazione pericolosa per la vita in cui quasi annegavo. Ricordo di questo evento di vent’anni fa mi dà ancora un attacco di panico simile a PTSD che mi toglie il fiato.

La mattina del 15 agosto 1999, ho indossato la muta da sub insieme a circa 2000 altri triathlon Ironman per partecipare al triathlon inaugurale di Lake Placid. La gamba di nuoto di 2,4 miglia di questi eventi di nuoto, bici e corsa a lunga distanza di solito si svolge nell’oceano, dove c’è molto spazio per distendersi.

Sfortunatamente, come suggerisce il nome di questo particolare triathlon, la tappa di nuoto all’Ironman Lake Placid si svolge in un lago relativamente piccolo e la gara è stata ipervenduta. A causa delle condizioni anguste, i nuotatori hanno dovuto fare un breve giro di 6 miglia in due direzioni; questo significava che gli atleti dovevano letteralmente nuotare l’uno sull’altro se volevano andare dal punto A al punto B coprendo la distanza più breve di una linea retta. Inoltre, il litorale del lago era troppo piccolo per ospitare migliaia di atleti. Come potete vedere nel video qui sotto, agli albori di Ironman Lake Placid, questo inizio di nuoto è stato un caos completo e ha creato condizioni davvero pericolose.

Proprio come Bain e Bartolo descrivono nella loro ricerca sui maratoneti che aspettano di iniziare una gara in diversi scivoli, una volta che il gruppo di nuotatori era in movimento, sono diventati come un’onda collettiva o una corrente di riperimento che non era guidata dalle intenzioni individuali. Poiché tutti i triatleti sulla linea di partenza si stavano dirigendo verso la stessa boa di svolta all’orizzonte, non c’era modo per il flusso più piccolo di nuotatori che entrava dalla sinistra per fondersi con lo tsunami degli atleti che sgorgavano da destra.

Quando ho fatto Lake Placid nel ’99, sono rimasto intrappolato a pochi metri da una massa collettiva di neoprene nero sdrucciolevole indossato da centinaia di nuotatori provenienti dal lato destro del lago come un maremoto. Era impossibile respirare. Questi nuotatori erano tutti in un grande canale di flusso che li faceva avanzare insieme in massa. A causa della sfortuna e della scarsa comprensione del modo in cui le dinamiche fluide di questa nuotata affollata avrebbero funzionato, ero bloccato sul lato sinistro, dove si formava un collo di bottiglia e non c’era flusso.

Con enormi quantità di acqua agitata e un caos completo sulla linea di partenza di questo evento per la prima volta, nessuno sapeva che alcuni atleti sfortunati erano intrappolati con me in un vortice creato dalle correnti opposte dei nuotatori in diversi canali di flusso. Tutti gli applausi, gli spruzzi e la scarica di adrenalina di atleti e spettatori hanno reso impossibile a chiunque di comunicare istruzioni sensate una volta che la pistola iniziale è stata sparata. L’inizio della nuotata di Ironman Lake Placid è il più vicino a cui sia mai giunto per perdere conoscenza e pensando che stavo per morire in una competizione atletica. E ‘stato terrificante

Come Bain e Bartolo avvertono nella conclusione del loro articolo sui comportamenti fluidi di grandi folle,

“Dimostriamo che riorientare la direzione del movimento di una folla polarizzata in una volta è impossibile quando ci si basa solo su segnali accessibili localmente. È necessario fornire indicazioni orientative all’intero gruppo per cambiare la direzione del movimento. Prevediamo anche il tempo necessario per mettere in moto, o per fermare, una folla di una certa misura fornendo informazioni al suo confine “.

Sulla base di questi principi idrodinamici, non c’era modo per i volontari di razza di dare spunti di orientamento a migliaia di nuotatori polarizzati una volta che erano in movimento. Fortunatamente, nel 2013, gli organizzatori della gara Ironman hanno iniziato a cambiare il formato di partenza di massa della nuotata fino a un lancio progressivo di onde più piccole, che consente ai nuotatori di uscire dai recinti in modo sfalsato che riduce significativamente i rischi.

In una dichiarazione, gli organizzatori di Ironman North America hanno dichiarato: “Sia Ironman Coeur d’Alene che Ironman Lake Placid presenteranno le rotabili nel 2013. Gli atleti entreranno in acqua in un flusso continuo attraverso un punto di accesso controllato, simile a come la strada da corsa le gare sono iniziate. I tempi di un atleta inizieranno quando attraverseranno i tappetini temporali sotto l’arco del nuoto. ”

L’ultimo esempio di idrodinamica e grandi folle che scorrevano come l’acqua in un modo che causò alcuni danni fisici (e forse quasi mi uccise) avvenne in un concerto di ammissione generale di The Clash nel 1982. Quando andai a vedere The Clash a Cape Cod Coliseum in Nell’agosto del ’82, la loro canzone “Rock the Casbah” è stata una hit top ten della Billboard Hot 100. Tutti i presenti al concerto sono stati entusiasti ed estremamente entusiasti di vedere questa band britannica al top della classifica.

Dal punto di vista della dinamica della folla, il problema con Cape Cod Coliseum (chiuso nel 1984) è stato il fatto che i proprietari avevano trasformato a casaccio una vecchia pista di pattinaggio su ghiaccio in una sala da concerti senza dare molta importanza alla sicurezza della folla. Dato che il concerto era un’ammissione generale senza posti assegnati, tutti si accalcarono sul piano principale, che divenne un pozzo del mosh.

Quando sono andato a questo concerto di Clash da adolescente, sono arrivato presto per essere vicino al fronte della folla. Sfortunatamente, questo significava che mi sono incastrato contro una barriera di cemento vicino al palco e vi sono stato bloccato solo alcune canzoni dopo l’inizio del concerto. Fino ad oggi, ogni volta che ascolto “Magnificent Seven”, i ritmi unici di questa canzone mi ricordano il battito ritmico che provavo con ogni ondata di esuberanza della folla che fracassava il mio corpo contro la barriera di cemento. Ogni ondata di movimento collettivo dalla folla esaurita spingeva la mia parte inferiore del corpo contro il blocco della vita alta con sempre più forza in un modo che sembrava potesse dividerla a metà. Fortunatamente, alcune guardie di sicurezza hanno finalmente iniziato a trascinare le persone oltre la barriera prima che fossimo polverizzati dal mare dell’umanità che ci ha involontariamente schiacciato in onde che sono iniziate in fondo all’arena.

Nel video qui sotto, il cantante dei Clash, Joe Strummer, descrive i movimenti collettivi fluidi di grandi folle allo Shea Stadium dal suo punto di osservazione sul palcoscenico.

Il mio incontro personale con un muro di persone che mi ha quasi schiacciato durante un concerto rock è avvenuto pochi anni dopo il disastro del concerto di The Who del 1979. Il New York Times ha riportato questo incidente in un articolo, “11 uccisi e 8 gravemente feriti in Crush Before Rock Concerto a Cincinnati. “Questo articolo descrive il pericoloso afflusso di acqua di una folla enorme,” All’epoca dell’incidente, otto delle numerose porte del Colosseo erano state aperte, creando costernazione tra i fan allineati fuori da una porta al angolo sud-ovest, che è rimasto chiuso. La polizia in seguito ha detto che i funzionari del colosseo non hanno aperto abbastanza porte per gestire la folla. Quando le porte si aprirono e i fan si precipitarono in avanti, molti caddero e furono calpestati. ”

Le ultime ricerche sull’idrodinamica del flusso di folla di Nicolas Bain e Denis Bartolo potrebbero salvare vite umane. Come concludono gli autori, “La descrizione delle folle come continua dovrebbe essere utile per chiarire la loro risposta alle perturbazioni di ampiezza ampia e le loro transizioni dai liquidi in scorrimento ai solidi amorfi, due situazioni in cui la dinamica della folla diventa pericolosa”.

Facebook Image Credit: Beeboys / Shutterstock

Riferimenti

Nicolas Bain e Denis Bartolo. “Risposta dinamica e idrodinamica delle folle polarizzate”. Scienza (Prima pubblicazione: 4 gennaio 2019) DOI: 10.1126 / science.aat9891

Nicholas T. Ouellette. “Flowing Crowds.” Science (Prima pubblicazione: 4 gennaio 2019) DOI: 10.1126 / science.aav9869