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要理解赫尔宾为何对我的结论如此兴致勃勃,我们还得回到60年前大众研究刚兴起时,去追溯它的历史。大众研究起初是工程师和物理学家关心的话题。随着城市化的加速,第一批针对城市中心步行者行走习惯的研究应运而生。早期大众研究者因此获得了一些基础认知,如人群密度越大则移动速度越慢。
观念之战
随后,人们逐渐感到需要一个理论框架的支撑。构建它的也是一位工程师——澳大利亚人勒罗伊·亨德森(Leroy Henderson)。亨德森持一种出人意料的观点,他认为街上行走的人流跟沿着管道流动的液体很相似。于是,20世纪70年代初,他开始用液体流动的原理来描述人群流动的机制:可以将缓慢移动的人群看作黏性液体,而躁动的人群就好比一锅开水。物理学家们很快接受了这一类比。这一思路的吸引力在于能用方程式来描述人类行为。有朝一日,我们会不会像概括天体运行一样总结人类行动的规律,甚至发现物质运动与生命行为实际上遵循同一普适定理呢?事实上,这类哲学思考从未过时,不难发现,很多物理学家在积极参与社会系统相关研究。现在你就会更加理解,为什么我的有些同事以同样的方式去研究行人、鱼和米粒了。
不过苏黎世物理实验室主任德克·赫尔宾却不这么看。“不可思议啊……”他在我解释实验结果时轻叹道。“他一定是故意夸张来逗我开心。”我心想。我实在看不出这个不起眼的小结论有什么吸引人的地方。值此契机,他向我解释了大众研究的方方面面。
在长达20年的时间里,大众研究学界将亨德森模型奉为圭臬。年轻的赫尔宾就在这样的背景下开始了他的研究生涯。但他发现,将人流类比为液体流动固然巧妙,但也有着重大局限。比如说,将两股反方向的水流引入同一管道只能挤爆水管,而两股反方向的人流却流动自如。于是,他让类比更进一步:与其将人流比作水流,何不将行人比作粒子?这样让学说更加灵活,又确保了研究仍旧在牛顿经典力学的数学证明框架内。于是,行人粒子研究模型于1995年问世,立即获得巨大成功,因为它能准确模拟出大部分已知行为,如人群恐慌和踩踏致死,这些我会在后文详述。直到今天,它仍被大量运用于各种商业化模拟程序,亦是相关主题下大部分科学发表物中运用的范式。
通过进一步分析数据我们得知:行人中五成左右是由两人、三人或四人组成的小团体。人们一起走会比单独走更慢,通常会迁就同伴中走路最慢的那一个。而且行人小团体会形成特定的形状,呈“V”字形前进:在“V”字形两侧行走的人前后离得近,而位于中心点的人略滞后于其他人。这也不是什么诺贝尔奖级别的大发现,我自忖。
历史本可以就此终结。理论解释力极佳,有关人群的秘密已经揭晓。我们可以谢幕关灯,回家睡觉。然而,科学家就是一个喜欢捉虫的群体。比如我的生物学家同行们认为,物理学家的模型不够完善,因为它只是在打比方。行人毕竟不是真的粒子,对不对?
我曾因为缺乏可靠资料而差点放弃这个项目。这属于新手常见错误。对一个中学生来说,找不到参考资料的题目最好不要碰,而对于一个科学研究者来说恰恰相反。已知信息越少的领域,越可能完成突破性发现。幸好同事们拦住了我,没让我犯傻。这些行走在广场上的三三两两的小团体不仅不能被抛开,而且应该成为我研究的焦点。
在这个完美无瑕的粒子理论当中,那粒硌人的沙子就是我发现的“V”字形结构。赫尔宾经验老到,一眼就看出了症结所在,而我还天真地以为它无关宏旨。按照物理学定律,运动的物体应该呈倒“V”字形前进,就像长途迁徙的野鸟群总是组成尖端朝前的倒“V”字队形飞翔。环法自行车赛的骑手队伍会排列成倒“V”字形,汽车设计师也会把车头设计成向前突出的尖形。常理就该如此,没有其他可能。我研究的那些任性的行人却偏偏相反,他们自发组成了尖端向后的“V”字形。此举有悖常理,而且造成了相应的后果:数字模拟结果显示,这种随处可见的行进队形将行走效率降低了70%。