Große Menschenmengen fließen auf erstaunliche (und erschreckende) Weise wie Wasser

Die hydrodynamische Theorie hilft zu erklären, wie große Menschenmengen wie Wasser fließen.

Marathonläufer in New York City auf der Verrazzano-Narrows Bridge.

Quelle: Wikipedia / Creative Commons

Laut einer heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie (Bain und Bartolo, 2019) zeigen große Menschenmengen ein flüssigkeitsähnliches kollektives Verhalten, das allein aufgrund der hydrodynamischen Theorie vorhergesagt werden kann. Diese bahnbrechende Forschung zeigt zum ersten Mal, wie Menschenmassen wie Wasser so strömen, dass sie sogenannte Interaktionsregeln zwischen Individuen überschreiben.

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Dieses Dokument „Dynamische Reaktion und Hydrodynamik polarisierter Menschenmengen“ wurde von Nicolas Bain und Denis Bartolo vom Laboratoire de Physique in Lyon, Frankreich, gemeinsam verfasst. Bain ist ein Ph.D. Physikstudent an der ENS de Lyon unter der Leitung von Bartolo. Die bahnbrechende Forschung, die in diesem Artikel vorgestellt wird, konzentriert sich auf die Untersuchung von Menschenmassen aus Sicht eines aktiven Materiephysikers.

Für diese groß angelegte Forschung über die Bewegung der Menschenmenge durch die Linse der hydrodynamischen Theorie richteten Bain und Bartolo Kameras aus der Vogelperspektive ein, um den Fluss von Tausenden von Marathonläufern zu filmen, die an der Startlinie in verschiedene Korralen abgesondert wurden von drei der weltweit größten Marathons in Chicago, Paris und Atlanta.

Für diese Studie konzentrierten sich die Forscher auf die gesamte Masse als einzige Einheit und wendeten die hydrodynamische Theorie auf die Bewegung der menschlichen Masse an, die frei von individuellen Verhaltensannahmen war. Die Autoren fassen das Design und die Bedeutung ihrer Studie zusammen:

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Faszinierende Eindrücke von praktisch allen Mustern, die in Vogelschwärmen, Fischschwärmen, Insektenschwärmen und sogar Menschenmassen beobachtet werden, werden durch einfache Algorithmen effektiv in Silico dargestellt. Über visuelle Eindrücke hinauszugehen und die kollektive Dynamik von lebenden Lebewesen als Reaktion auf physische, soziale oder biologische Imperative vorherzusagen, bleibt jedoch eine große Herausforderung.

Die Modellierung von Massenbewegungen ist für so unterschiedliche Situationen wie die Risikoprävention bei Massenereignissen und das Rendern visueller Effekte in der Filmindustrie von zentraler Bedeutung. Wir verwenden Zehntausende von Straßenrennteilnehmern, um das Fließverhalten polarisierter Menschenmassen zu untersuchen, indem wir ihre Reaktion auf die Randbewegung untersuchen. Aufbauend auf diesen Beobachtungen legen wir eine hydrodynamische Theorie polarisierter Menschenmengen vor und demonstrieren ihre Vorhersagekraft. Wir erwarten, dass diese Beschreibung menschlicher Gruppen als aktive Continua quantitative Richtlinien für das Crowd-Management liefert.

Wie Sie im Video unten sehen können, konnten Bain und Bartolo, als sie die kollektive Bewegung von Marathonläufern am Start eines Rennens analysierten, Wellen der Bevölkerungsdichte und -geschwindigkeit erkennen, die einen Welligkeitseffekt verursachten, der aus dem Wasser fallen würde die Vorder- und Rückseite der Linie, aber nicht von einer Seite zur anderen. Im Gegensatz zu einigen lebensbedrohlichen “Menschenmassen, die wie ein Tsunami fließen”, über die ich später in diesem Beitrag sprechen werde, kommen die Tausenden von Marathonläufern, die an diesen gut organisierten Laufveranstaltungen teilnehmen, langsam unter der klar artikulierten Führung des Rennens auf den Start zu. Tagespersonal.

Interessanterweise scheint die „hydrodynamische Welle“ der Marathonläufer, die auf einen 26,2-Meilen-Lauf warten, mit konstanter Geschwindigkeit durch die Menge zu laufen. Mit Hilfe mathematischer Vorhersagemodelle konnten die Forscher genau vorhersagen, wie sich diese Dynamik von einer Marathon-Startlinie zur anderen auswirken würde.

Eine bemerkenswerte Perspektive über die neue Studie von Bain und Bartolo, „Flowing Crowds“ von Nicholas Ouellette von der Stanford University, wurde ebenfalls in der Science-Ausgabe vom 4. Januar veröffentlicht . Oullette ist Gründer und Leiter des Stanford Environmental Complexity Lab, das sich auf die Selbstorganisation in komplexen Systemen mit kollektivem Verhalten und experimenteller Strömungsmechanik konzentriert, wie turbulente Strömungen und kollektive Bewegungen in Tiergruppen und großen Menschenmassen.

Oullette fasste die Bedeutung dieser Forschung über Menschenmengen, die sich wie Wasser verhalten, in seinem Artikel zur Perspektive zusammen.

“Auf P. In dieser Ausgabe [von Science] beschreiben Bain und Bartolo (4) einen neuen Weg, Menschenmenschen zu modellieren. Anstatt sich auf Einzelpersonen zu konzentrieren, bauen sie ein „hydrodynamisches“ Kontinuumsmodell der Masse als Ganzes auf und beschränken es dann mit Beobachtungsdaten, die von Marathonläufern gesammelt wurden. Dieser Ansatz umgeht viele der manchmal fragwürdigen Annahmen, die zuvor gemacht wurden, und bietet eine Roadmap für den Aufbau einer empirisch fundierten Theorie des kollektiven Verhaltens. “

Waren Sie jemals in einem Meer der Menschheit, das sich wie eine Flutwelle anfühlte, „weggefegt“ worden?

Während ich über die neuesten Forschungen über große Menschenmengen gelesen habe, die wie Wasser fließen und sich in vorhersagbaren Mustern auf der Grundlage von Hydrodynamik verhalten, hatte ich Rückblicke auf bestimmte Umstände im Sport und im täglichen Leben, in denen ich dieses Phänomen erlebt habe. Im zweiten Teil dieses Beitrags werde ich den Gang wechseln und ein paar autobiografische Geschichten und audiovisuelle Beispiele teilen, die die neuesten Erkenntnisse von Bain und Bartolo zur Hydrodynamik der Menschenmassen bestätigen.

Bevor Sie weiterlesen: Können Sie sich an Erfahrungen aus erster Hand erinnern, wenn Sie eine massive Welle von Menschen fühlen, die sich wie eine Wasserwand verhalten, die Sie machtlos macht, wenn Sie die Richtung wählen, in die sich Ihr Körper bewegen würde?

Als ich mir diese Frage früher heute stellte, kamen mir vier Beispiele in den Sinn. Zwei davon waren Erinnerungen, bei denen ich mich gut fühlte. Die anderen beiden lösten einen posttraumatischen Stress aus. Nachdem ich die neueste Studie von Bain und Bartolo gelesen hatte, wurde mir klar, dass ich am ehesten der Meinung war, ich würde sterben, in Situationen, in denen die wasserähnlichen Bewegungen einer riesigen Menschenmenge vorkamen – die keine Ahnung hatten, dass ihre kollektiven Aktionen die Ursache waren lebensbedrohliche Gefahr – fast vernichtete Einzelpersonen in einem entfernten Teil der Gruppe.

Als Marathonläufer habe ich genau das wellenartige Phänomen erlebt, das Bain und Bartolo für ihre neueste Studie im Film festgehalten haben, als ein Teilnehmer von Renntag-Freiwilligen in ein Startlager getrieben wurde. Für mich war diese Erfahrung immer eine freudige Erfahrung in Kameradschaftsbildung. Das überschwänglichste Gefühl von “E pluribus unum”, ein Wassertropfen in einem Meer der Menschheit zu sein, ist, wenn ich unter 50.000 Marathonläufern am Start des weltweit größten Marathons in New York City stehe.

Wie Sie im obigen Video sehen können, führt die erste Meile des NYC-Marathons Läufer von Staten Island über die Verrazano-Narrows Bridge nach Brooklyn. Schulter an Schulter zu sein und Schritt für Schritt mit anderen Marathonläufern während dieses Teils des NYC-Marathons zu laufen, fühlt sich an, als würde man eine Welle surfen. Dies ist die einzige Zeit während eines Marathons, bei der es mir so vorkommt, als ob meine Füße nicht einmal den Boden berühren, und ich werde von einer riesigen Welle von Fremden getragen, die auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Dies ist eine lebensbejahende Erfahrung.

Als gebürtiger New Yorker habe ich unzählige Male erlebt, wie ich das „Meer der Menschheit“ erlebt habe, indem ich meinen Körper auf eine Art und Weise hin und her schiebe, die außerhalb meiner Kontrolle lag, als ich während der Hauptverkehrszeit in der U-Bahn pendelte. Jeder, der während der Hauptverkehrszeit mit einem MTA-Zug in Manhattan ein-oder ausfährt, hat wahrscheinlich die Hydrodynamik der Menschenmassen gespürt wie Wasser.

Ich lebte den größten Teil meines Lebens in der 14th Street und nahm regelmäßig den L-Zug. Obwohl die meisten Leute die Massen der Stoßzeiten hassen, habe ich es aus einem seltsamen Grund immer geliebt, in einem U-Bahn-Wagen wie Sardinen gepackt zu werden. In einer Metropole, in der es so leicht ist, von Menschen umgeben zu sein, sich aber körperlich isoliert zu fühlen, schafft das Auffahren in ein U-Bahn-Fahrzeug immer eine seltsame Art von erzwungener Intimität, die mir seltsam tröstend vorkommt.

Wie Sie im obigen Video sehen können, ist auch die von Bain und Bartolo bei den Marathon-Startlinien beobachtete Art der Wasserdynamik in dieser Ausstellung von Pendlern zu beobachten, die verstopft werden (wie ein verstopfter Abfluss, der einen Tauchkolben benötigt). auf der Treppe zur Plattform am Union Square, die oft bis zum Rand gefüllt ist. Die amöbenähnliche Dynamik der Masse als einzelne Einheit gerinnt, wodurch der Fluss in beide Richtungen gestoppt wird. Diese Hydrodynamik einer Menschenmenge, die in unterirdischen Tunneln nicht reibungslos fließt, birgt offensichtlich echte Gefahren für den Pendler im Alltag.

Ein anderes autobiografisches Beispiel für das Gefühl, eine große Menschenmenge wie Wasser zu spüren, ereignete sich, als ich während einer lebensbedrohlichen Situation, in der ich fast ertrank, in Wasser tauchte. Die Erinnerung an dieses Ereignis von vor zwei Jahrzehnten gibt mir immer noch eine PTSD-ähnliche Panikattacke, die mir den Atem raubt.

Am Morgen des 15. August 1999 zog ich zusammen mit etwa 2.000 anderen Ironman-Triathleten meinen Neoprenanzug an, um am ersten Lake Placid-Triathlon teilzunehmen. Die 2,4 Meilen lange Schwimmstrecke dieser Langstrecken-Schwimm-, Fahrrad- und Laufveranstaltungen findet normalerweise im Meer statt, wo es viel Platz gibt, um sich auszubreiten.

Wie der Name dieses besonderen Triathlons schon sagt, findet das Schwimmbein am Ironman Lake Placid leider in einem relativ kleinen See statt, und das Rennen war überverkauft. Wegen der beengten Verhältnisse mussten die Schwimmer zweimal eine halbe Meile zurücklegen. Dies bedeutete, dass die Athleten buchstäblich übereinander schwimmen mussten, wenn sie von Punkt A nach B gelangen wollten, indem sie die kürzeste Entfernung einer geraden Linie zurücklegten. Außerdem war die Uferlinie des Sees zu klein, um Tausende von Athleten aufzunehmen. Wie Sie im Video unten sehen können, war dieser Schwimmstart in den frühen Tagen des Ironman Lake Placid ein absolutes Chaos und verursachte wirklich gefährliche Bedingungen.

So wie Bain und Bartolo in ihren Forschungen über Marathonläufer beschreiben, die darauf warten, ein Rennen in verschiedenen Rutschen zu starten, wurden sie, sobald die Gruppe der Schwimmer in Bewegung war, zu einer kollektiven Wellen- oder Rissströmung, die nicht von individuellen Absichten bestimmt war. Da alle Triathleten an der Startlinie auf dieselbe Wende-Boje am Horizont zusteuerten, konnte der kleinere Strom von Schwimmern, der von links nach unten tröpfelte, nicht mit dem Tsunami von rechts von rechts strömenden Sportlern verschmelzen.

Als ich Lake Placid im Jahr 1999 machte, geriet ich ein paar Meter unter einer kollektiven Masse aus schwarzem Neopren, die von Hunderten von Schwimmern getragen wurde, die wie eine Flutwelle von der rechten Seite des Sees hereinkamen. Es war unmöglich zu atmen. Diese Schwimmer befanden sich alle in einem großen Strömungskanal, der sie zusammen in großen Mengen vorwärts treiben ließ. Aufgrund des Unglücks und des Unverständnisses, wie die fließende Dynamik dieses überfüllten Bades funktionieren würde, saß ich auf der linken Seite fest, wo sich ein Engpass bildete und es keinen Fluss gab.

Niemand wusste, dass ein paar unglückliche Athleten mit mir in einem Whirlpool gefangen waren, der durch die entgegengesetzten Strömungen der Schwimmer in verschiedenen Strömungskanälen erzeugt wurde. All das jubelnde, spritzende und rauschende Adrenalin von Athleten und Zuschauern machte es unmöglich, vernünftige Anweisungen zu vermitteln, sobald die Startwaffe abgefeuert wurde. Der Ironman Lake Placid-Schwimmstart ist der nächste, dem ich je gekommen bin, um das Bewusstsein zu verlieren und zu glauben, ich würde bei einem sportlichen Wettkampf sterben. Es war furchterregend.

Wie Bain und Bartolo in ihrem Abschluss auf das flüssigkeitsähnliche Verhalten großer Menschenmengen warnen,

„Wir zeigen, dass eine Umorientierung der Bewegungsrichtung einer polarisierten Menschenmenge auf einmal unmöglich ist, wenn man sich nur auf lokal zugängliche Signale stützt. Der gesamten Baugruppe müssen Orientierungshinweise gegeben werden, um ihre Bewegungsrichtung zu ändern. Wir sagen auch voraus, wie viel Zeit es braucht, um eine Menschenmenge in einem bestimmten Ausmaß in Bewegung zu setzen oder zu stoppen, indem wir Informationen an der Grenze bereitstellen. “

Basierend auf diesen hydrodynamischen Prinzipien gab es für rassische Freiwillige keine Möglichkeit, Tausenden von polarisierten Schwimmern Orientierungshinweise zu geben, sobald sie in Bewegung waren. Glücklicherweise begannen die Organisatoren des Ironman-Rennens im Jahr 2013, das Massenstartformat des Schwimmens in einen rollenden Start kleinerer Wellen umzuwandeln, wodurch Schwimmer gestaffelt aus den Gängen tröpfeln können, was die Risiken erheblich verringert.

In einer Erklärung sagten die Organisatoren des Ironman North America: „Sowohl der Ironman Coeur d’Alene als auch der Ironman Lake Placid werden im Jahr 2013 rollierend starten. Die Athleten werden in einem kontinuierlichen Strom über einen kontrollierten Zugangspunkt ins Wasser gelangen, ähnlich wie bei der Straße Rennen werden gestartet. Die Zeiten eines Athleten beginnen, wenn sie unter dem Schwimmbogen Zeitmatten kreuzen. “

Das letzte Beispiel für Hydrodynamik und große Menschenmengen, die wie Wasser auf eine Weise fließen, die einen Körperschaden verursacht (und mich vielleicht fast getötet hätte), fanden 1982 bei einem Konzert für allgemeine Zulassungen von The Clash statt. Als ich The Clash im Cape Cod Coliseum in Kanada besuchte Im August ’82 war ihr Song “Rock the Casbah” ein Top-Ten-Hit auf der Billboard Hot 100. Alle bei diesem Konzert waren begeistert und extrem begeistert, diese britische Spitzengruppe zu sehen.

Aus der Sicht der Massendynamik bestand das Problem mit dem Cape Cod Coliseum (das 1984 geschlossen wurde) darin, dass die Eigentümer eine alte Eislaufbahn zufällig in einen Konzertsaal umgewandelt hatten, ohne sich Gedanken über die Sicherheit der Zuschauer zu machen. Da es sich bei dem Konzert um einen allgemeinen Einlass ohne zugewiesene Sitzplätze handelte, drängten sich alle im Erdgeschoss, was zu einer Mosh Pit wurde.

Als ich als Teenager zu diesem Clash-Konzert ging, kam ich früh an, um in der Nähe der Menge zu sein. Unglücklicherweise bedeutete dies, dass ich mich in der Nähe der Bühne an eine Betonbarriere geklemmt hatte und nur wenige Songs nach Beginn des Konzerts dort feststeckte. Wann immer ich „Magnificent Seven“ höre, erinnern mich die einzigartigen Trommelschläge dieses Songs an den rhythmischen Puls, den ich mit jeder Welle von Überschwang aus der Menge spürte, die meinen Körper gegen die Betonbarriere schlug. Jede Welle kollektiver Bewegungen der ausverkauften Menschenmenge drückte meinen Unterleib mit mehr und mehr Kraft gegen die hüfthohe Blockade, als ob ich mich in zwei Hälften spalten könnte. Glücklicherweise zogen schließlich einige Wachleute Leute über die Barriere hoch, bevor wir vom Meer der Menschheit in Wellen zerquetscht wurden, die uns unabsichtlich in Wellen zermalmten, die hinter der Arena begannen.

Im Video unten beschreibt der Sänger des Clash, Joe Strummer, von seinem Aussichtspunkt auf der Bühne aus, wie fließende kollektive Bewegungen großer Menschenmengen im Shea-Stadion zu beobachten sind.

Meine persönliche Begegnung mit einer Mauer von Leuten, die mich fast bei einem Rockkonzert zerquetscht haben, ereignete sich einige Jahre nach dem Konzert von The Who (1979). Die New York Times berichtete in einem Artikel über diesen Vorfall: „11 Killed und 8 Badly Hurt in Crush Before Rock Konzert in Cincinnati. “Dieser Artikel beschreibt den gefährlichen, wasserähnlichen Ansturm einer riesigen Menschenmenge:„ Zum Zeitpunkt des Vorfalls waren Berichten zufolge acht der zahlreichen Türen des Kolosseums geöffnet worden, was bei den Fans, die vor einer Tür an der Tür standen, Bestürzung auslöste südwestliche Ecke, die geschlossen blieb. Die Polizei teilte später mit, dass die Kolosseumsbeamten nicht genug Türen geöffnet hätten, um mit der Menge umzugehen. Als die Türen aufsprangen und die Fans nach vorne stürmten, fielen viele und wurden mit Füßen getreten. “

Die neuesten Forschungsergebnisse von Nicolas Bain und Denis Bartolo über die Hydrodynamik des Massenflusses könnten Leben retten. Die Autoren folgern daraus: “Die Beschreibung von Menschenmengen als Continua sollte nützlich sein, um ihre Reaktion auf Störungen großer Amplitude und ihre Übergänge von fließenden Flüssigkeiten zu amorphen Festkörpern aufzuklären, zwei Situationen, in denen die Dynamik der Menschenmenge gefährlich wird.”

Facebook Bildquelle: Beeboys / Shutterstock

Verweise

Nicolas Bain und Denis Bartolo. “Dynamische Reaktion und Hydrodynamik polarisierter Mengen”. Wissenschaft (Erstveröffentlichung: 4. Januar 2019) DOI: 10.1126 / science.aat9891

Nicholas T. Ouellette. “Fließende Massen”. Wissenschaft (Erstveröffentlichung: 4. Januar 2019) DOI: 10.1126 / science.aav9869