Физики обнаружили сходство поведения детей и жидкостей

Фото из открытых источников
Группа физиков под руководством Сун Чаомина из Университета Майами совместно с учеными из Германии и США провела исследование, которое выявило интересные закономерности в поведении детей на игровой площадке и в классах. Оказалось, что группы детей могут вести себя как жидкости при свободном движении, а в условиях замкнутого пространства демонстрировать свойства одновременно жидкой и газообразной фаз. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review E.
 
Ученые изучили перемещение 209 детей из трех американских школ, разделенных на четыре группы: две с ограниченной свободой передвижения в классе, одну с частично ограниченным движением и одну группу с полной свободой на улице. Для фиксации перемещений использовались радиометки, прикрепленные к одежде каждого ребенка, и специальные RFID-приемники, установленные в углах помещений. В общей сложности было собрано более 150 независимых наблюдений, охватывающих редко исследуемую область коллективного движения при скорости менее 0,5 метров в секунду.
 
Физики охарактеризовали динамику движения, определив среднеквадратичное смещение как меру социального взаимодействия. Результаты показали, что в группах с ограниченной свободой это смещение составляло около 1,5 метра, тогда как в классах с частичной свободой оно увеличивалось до 3 метров. На игровой площадке среднеквадратичное смещение было значительно выше и характеризовалось скорее баллистическим, чем диффузионным движением.
 
С помощью численного моделирования исследователи использовали модель Вичека с потенциалом Морзе, чтобы проанализировать коллективное движение детей. Выяснилось, что при полной свободе перемещения на детской площадке дети проявляли свойства жидкой фазы, в то время как группы в классах соответствовали смеси жидкостной и газообразной фаз. Это объясняется тем, что при низкой скорости перемещения дети могли свободно переходить между социальными группами, формируя своеобразные капли в метастабильных состояниях.
 
Исследование представляет собой важный шаг в изучении динамики движения групп людей с сильным социальным взаимодействием. Оно не только расширяет наши знания о поведении пешеходных потоков, но и открывает новые возможности для моделирования и прогнозирования коллективного поведения людей.