麦加朝圣者的踩踏事故,其实是一个流体动力学问题

人类还远没有适应茫茫人海。

 |  傅琳淳

麦加是伊斯兰教的“天方”。它在《古兰经》中的神圣性,足以在某年让全球300万穆斯林,成群地涌入一片面积不到760平方米的河谷低地,肃穆地站在约15米高的“克尔白”天房周围祈祷。

因此,每年的麦加朝觐总会酿成惨剧。今年的9月24日,麦加的踩踏事故目前至少造成了717人死亡。此外,踩踏事故也会发生在危地马拉城的足球比赛、杜伊斯堡的电子音乐节和上海外滩的跨年活动。

实际上,这种全球性的公共安全问题,部分诱因还是一些物理学原理,更准确地说,是流体动力学问题。

2014年12月3日,上海外滩发生了踩踏事故

【1】我们一起组成了“湍动”模式

一切皆因“某种狂热”而起,所有的人都要前往或是逃离同一个目的地。所以,人群的移动是单向的。统一的单向移动通常不会出现问题,直至遇到障碍物,像是窄门或是急转弯。

这时,人群很可能会发生“湍动”。前面的人会一下子转向,后面的队伍就开始失序;后面的人等急了,就会找别的出路,人群往往会迅速分流。

这次麦加的踩踏事故,就有“湍动”的情况。麦加附近的米纳地区,人们沿着两条不同方向的街道行走,在十字路口相遇,成了彼此的障碍物。况且,米纳地区搭满了帐篷,本身公共空间就十分有限。

【2】我们容易在人头“湍动”的合力前倒下

如果人群整体处于恐慌状态,“湍动”会非常致命。研究表明,6至7个人往同一方向持续冲撞,在某些情况下,施放的力量能掰弯钢制栏杆。这点,每天挤地铁的上班族肯定深有体会。

拥挤的纽约地铁

假设所有人都朝不同的方向挤,作用力可以相互抵消。那么都朝同一方向,就会形成一股很大的合力,让倒地的人受尽践踏,让力气小的人被压到窒息。据调查,践踏致死的人在胸部会受到约6.4磅/平方英寸的压力,都快接近标准大气压的一半了。

“人人都挨得很近,这时人群的密度就会过高,任何微小的移动,都会对邻近的人体造成压力,”苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)研究“人群动力学”的专家Dirk Helbing表示,“你置身于混乱的作用力中,失衡倒地,就会在人群中打开一个缺口。”

“你旁边的人失去了反作用力,就会连续地倒在你身上。”

【3】我们会不自觉遵从那些协调步速的设计

接着,倒地的动作会向外扩散,但不会每个方向都受到影响。根据德国科学家Dirk Helbing的模型,行人会本能地绕开障碍物,包括其他路人,好让自己赶紧到达目的地。

这种低密度的状态不会形成人群。这时,你就好像一小股顺直的层流,在平坦而光滑的河床上快速流动。

Helbing表示,如果密度增加到每平方米5至10人,情况就会起变化。前面的行人不得不放慢脚步,走走停停。后面的人也只好跟着,于是,前面就成了后面的阻碍。这种效果就好比河流泛起了一圈圈的波浪。

人头攒动的朝圣之路

很快地,人群的“集体无意识”流动变得更加自然、协调。人群动力学指出,设计人行道、步行街等通道时就要考虑,怎样根据人的步速,使得无意识的人群沿着某一方向,不自觉地走成一排。

命令式的提示,反而会扰乱秩序,形成“湍动”。

【4】我们其实还没有适应茫茫人海

既然有了厚厚的肉墙,人群面对灾难为什么依然脆弱?

从粘液菌、凤尾鱼到燕八哥,许多生物都能在集合时做到井然有序。美国普利斯顿大学的演化生物学家Iain Couzin认为,这些集群行为的经典模式实际上和某种数理特征有关。

井然有序的鱼群

“当我们看到协调的鸟群、鱼群的时候,这些数理特征起到了一定作用,”Couzin说,“不幸的是,我们已经丧失了这些特征。”换句话说,我们并没有进化出有效组织大规模人群有序运动的能力,而是更适应家庭式小组的生活。

人类看似习惯在拥挤的都市居住,其实大脑的整套生理机制还没准备好。“我们无法从本能上自如地应对这种多人情境,”Couzin说。人类可以遵循集群行为的经典模式——实践更多Helbing关于人群动力学的设计,让前面的行人不自觉地规范后面的队伍。

而Couzin认为,有时周遭的环境并不是多可怕,但一个人的恐慌情绪还是会快速散播,引起“强烈的集体反应”,因此,光靠通道的设计是远远不够的。

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

想要获取更多有意思的内容,请移步界面网站首页(http://www.jiemian.com/),并在微博上和我们互动,调戏萌萌哒歪楼菌→【歪楼-Viral】(请猛戳这里)。

你也可以关注乐趣频道的微信公众号【歪楼】:esay1414