De grandes foules coulent comme de l’eau d’une manière étonnante (et terrifiante)

La théorie hydrodynamique aide à expliquer comment de grandes foules humaines coulent comme de l’eau.

Coureurs du marathon de New York sur le pont Verrazzano-Narrows.

Source: Wikipedia / Creative Commons

Selon une nouvelle étude (Bain et Bartolo, 2019) publiée aujourd’hui dans la revue Science, les grandes foules humaines manifestent un comportement collectif semblable à un fluide qui peut être prédit uniquement sur la base de la théorie hydrodynamique. Cette recherche pionnière montre, pour la première fois, comment des foules de personnes s’écoulent comme de l’eau d’une manière qui semble supplanter les «règles d’interaction» entre individus.

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Cet article, «Réponse dynamique et hydrodynamique des foules polarisées», a été co-écrit par Nicolas Bain et Denis Bartolo du Laboratoire de Physique de Lyon, en France. Bain est un doctorat étudiant en physique à l’ENS de Lyon sous la direction de Bartolo. La recherche novatrice présentée dans cet article se concentre sur l’étude des foules humaines du point de vue d’un physicien spécialisé dans le domaine de la matière.

Pour cette recherche à grande échelle sur les mouvements de la foule humaine à travers l’objectif de la théorie hydrodynamique, Bain et Bartolo installent des caméras à vol d’oiseau afin de pouvoir filmer le flux de milliers de coureurs de marathon divisés en différents corrals à la ligne de départ. de trois des plus grands marathons du monde à Chicago, Paris et Atlanta.

Pour cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur la foule entière en tant qu’entité singulière et ont appliqué la théorie hydrodynamique au mouvement de la foule humaine, dépourvu d’hypothèses comportementales individuelles. Les auteurs résument la conception et la signification de leur étude:

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Des impressions hypnotiques de pratiquement tous les modèles observés dans les troupeaux d’oiseaux, les bancs de poissons, les essaims d’insectes et même les foules humaines sont efficacement rendues in silico par de simples algorithmes. Aller au-delà des impressions visuelles et prévoir la dynamique collective de groupes de créatures vivantes en réponse à des impératifs physiques, sociaux ou biologiques reste toutefois un défi de taille.

La modélisation des mouvements de foule est au cœur de situations aussi diverses que la prévention des risques lors d’événements de masse et le rendu des effets visuels dans l’industrie du film. Nous utilisons des dizaines de milliers de participants sur route pour lancer des corrals afin d’élucider le comportement fluide des foules polarisées en sondant sa réponse au mouvement des limites. Sur la base de ces observations, nous établissons une théorie hydrodynamique des foules polarisées et en démontrons le pouvoir prédictif. Nous nous attendons à ce que cette description des groupes humains en tant que continua actif fournisse des directives quantitatives pour la gestion des foules.

Comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessous, lorsque Bain et Bartolo ont analysé le mouvement collectif d’essaims de coureurs de marathon sur la ligne de départ d’une course, ils ont pu identifier des vagues de densité et de vitesse de la foule qui ont créé un effet d’entraînement qui se répercuterait en cascade. l’arrière et l’avant de la ligne, mais pas d’un côté à l’autre. Contrairement à certaines situations de «foules qui coulent comme un tsunami» et dont la vie est menacée et dont je parlerai plus loin dans ce billet, les milliers de marathoniens participant à ces courses bien organisées progressent lentement vers la ligne de départ sous la direction clairement définie de la course. personnel de jour.

Il est intéressant de noter que la «vague hydrodynamique» de marathoniens attendant de commencer une course de 26,2 milles semble traverser la foule à une vitesse constante. À l’aide de modèles mathématiques prédictifs, les chercheurs ont été en mesure de prédire avec précision le déroulement de cette dynamique d’une ligne de départ du marathon à une autre.

Un article de perspective remarquable sur la nouvelle étude de Bain et Bartolo, «Flowing Crowds» de Nicholas Ouellette de l’Université de Stanford, a également été publié dans le numéro du 4 janvier de Science . Oullette est le fondateur et directeur du Environmental Complexity Lab de Stanford, qui se concentre sur l’auto-organisation dans des systèmes complexes ayant un rapport avec le comportement collectif et la mécanique des fluides expérimentaux, tels que le flux de fluide turbulent et le mouvement collectif dans les groupes d’animaux et les grandes foules humaines.

Oullette a résumé l’importance de cette recherche sur les foules agissant comme de l’eau dans son article de perspective,

“Dans. 46 de ce numéro [de Science], Bain et Bartolo (4) décrivent un nouveau moyen puissant de modéliser les foules humaines. Au lieu de se concentrer sur les individus, ils construisent un modèle continu «hydrodynamique» de la foule dans son ensemble, puis le contraignent aux données d’observation recueillies auprès des coureurs de marathon. Cette approche contourne nombre des hypothèses parfois discutables qui ont été formulées et fournit une feuille de route pour la construction d’une théorie du comportement collectif fondée sur des bases empiriques. “

Avez-vous déjà été balayé par une mer d’humanité qui ressemblait à un raz de marée?

Tandis que je lisais les dernières recherches sur les grandes foules coulant comme de l’eau et se comportant selon des schémas prévisibles basés sur l’hydrodynamique, j’ai eu des retours en arrière sur des circonstances spécifiques, tant sportives que quotidiennes, où j’ai vécu ce phénomène. Dans la deuxième partie de cet article, je vais passer à la vitesse supérieure et partager quelques histoires autobiographiques et des exemples audiovisuels qui corroborent les dernières découvertes de Bain et Bartolo sur l’hydrodynamique des foules humaines.

Avant de lire plus loin: Pouvez-vous vous rappeler des expériences de première main consistant à ressentir une vague massive d’êtres humains agissant comme un mur d’eau qui vous empêchait de choisir la direction dans laquelle votre corps allait se déplacer?

Lorsque je me suis posé cette question plus tôt dans la journée, quatre exemples me sont venus à l’esprit. Deux d’entre eux étaient des souvenirs qui m’ont fait me sentir bien; les deux autres ont déclenché un stress post-traumatique. Après avoir lu la dernière étude de Bain et Bartolo, je me rends compte que le plus proche de ma pensée était que j’allais mourir, c’était dans des situations où les mouvements semblables à de l’eau d’une foule massive – qui n’avaient aucune idée que leurs actions collectives étaient en train de créer danger menaçant le pronostic vital – individus presque anéantis dans une partie éloignée du groupe.

En tant que coureur de marathon, j’ai expérimenté le phénomène ressemblant à une vague que Bain et Bartolo ont filmé pour leur dernière étude en tant que participant «rassemblé» par des bénévoles lors de la journée de course dans un corral de départ. Pour moi, cette expérience a toujours été une expérience joyeuse de renforcement de la camaraderie. Le sentiment le plus exubérant de «E pluribus unum» d’être une goutte d’eau dans une mer d’humanité, c’est quand je fais partie des 50 000 marathoniens qui se trouvent sur la ligne de départ du plus grand marathon du monde à New York.

Comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessus, le premier kilomètre du marathon de New York transporte les coureurs de Staten Island à Brooklyn en passant par le pont Verrazano-Narrows. Être côte à côte et courir pas à pas avec d’autres marathoniens au cours de cette partie du marathon de New York, c’est comme surfer sur une vague. C’est la seule fois pendant un marathon que j’ai l’impression que mes pieds ne touchent même pas le sol et que je suis entraîné par une gigantesque vague d’étrangers travaillant dans un but commun. C’est une expérience qui affirme la vie.

En tant que new-yorkaise, il y a eu d’innombrables fois l’expérience de la «mer de l’humanité» qui me poussait le corps d’une manière qui échappait à mon contrôle lorsque je me rendais dans le métro pendant les heures de pointe. Quiconque a pris ou est passé par un train MTA à destination ou en provenance de Manhattan aux heures de pointe a probablement senti l’hydrodynamique de la foule qui coulait à flots.

J’ai passé la majeure partie de ma vie sur la 14th Street et pris le train L régulièrement. Bien que la plupart des gens détestent les foules aux heures de pointe, pour des raisons étranges, j’ai toujours aimé être emballée dans un wagon de métro, comme des sardines. Dans une métropole où il est si facile d’être entouré de gens mais de se sentir isolé physiquement, le fait de s’entasser dans un wagon de métro crée toujours une étrange sorte d’intimité forcée qui me réconforte étrangement.

Cela dit, comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessus, le type de dynamique semblable à l’eau observée par Bain et Bartolo sur les lignes de départ du marathon est également observable dans cette exposition montrant des navetteurs bloqués (comme un siphon bouché ayant besoin d’un plongeur). sur les marches menant à la plate-forme d’Union Square, qui est souvent remplie à ras bord. La dynamique de la foule, semblable à celle de l’amibe, lorsqu’une seule entité coagule, ce qui empêche tout flux dans les deux sens. De toute évidence, l’hydrodynamisme d’une foule qui ne coule pas régulièrement dans les tunnels souterrains crée de très réels dangers pour les navetteurs quotidiens.

Un autre exemple autobiographique de la sensation d’une grande foule humaine coulant comme de l’eau s’est produite alors que j’étais submergé par l’eau au cours d’une situation menaçant la vie dans laquelle je me suis presque noyé. Se souvenir de cet événement d’il ya 20 ans me donne toujours une attaque de panique semblable à un TSPT qui me coupe le souffle.

Le matin du 15 août 1999, j’ai enfilé ma combinaison de plongée avec environ 2 000 autres triathlètes Ironman pour participer au premier triathlon de Lake Placid. La partie de natation de 2,4 km de ces épreuves de natation, de vélo et de course de longue distance a généralement lieu dans l’océan, où il y a beaucoup d’espace pour s’étendre.

Malheureusement, comme le nom de ce triathlon le suggère, la jambe de natation à Ironman Lake Placid se déroule dans un lac relativement petit et la course a été survendue. En raison des conditions à l’étroit, les nageurs ont dû parcourir un court trajet aller / retour à 0,6 kilomètre deux fois; cela signifiait que les athlètes devaient littéralement nager les uns sur les autres s’ils souhaitaient aller du point A au point B en parcourant la distance la plus courte d’une ligne droite. De plus, le rivage du lac était trop petit pour accueillir des milliers d’athlètes. Comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessous, aux débuts d’Ironman Lake Placid, ce début de natation était un chaos total et créait des conditions très dangereuses.

Comme Bain et Bartolo le décrivent dans leurs recherches sur les coureurs de marathon attendant de commencer une course dans des goulottes différentes, une fois que le groupe de nageurs était en mouvement, ils devenaient comme une vague collective ou un courant continu qui n’était pas guidé par des intentions individuelles. Comme tous les triathlètes sur la ligne de départ se dirigeaient vers la même bouée de retournement à l’horizon, il était impossible pour le plus petit flot de nageurs affluant de gauche de se fondre avec le tsunami d’athlètes arrivant de droite.

En 1999, lorsque je me suis occupé de Lake Placid, je me suis retrouvé piégé à quelques pieds sous une masse collective de néoprène noir glissant, porté par des centaines de nageurs arrivant du côté droit du lac comme un raz-de-marée. Il était impossible de respirer. Ces nageurs étaient tous dans un grand canal d’écoulement qui les maintenait en train de progresser ensemble en masse. En raison de la malchance et du fait que je ne comprenais pas comment la dynamique de cette nage surpeuplée fonctionnerait, j’étais coincé du côté gauche, où un goulot d’étranglement se formait et où il n’y avait pas d’écoulement.

Avec d’énormes quantités d’eau et un chaos total sur la ligne de départ de cette première édition, personne ne savait même que quelques athlètes malchanceux étaient piégés avec moi dans un tourbillon créé par les courants opposés des nageurs dans différents canaux d’écoulement. Les acclamations, les éclaboussures et l’adrénaline des athlètes et des spectateurs ont empêché quiconque de donner des instructions judicieuses une fois que le coup de départ avait été tiré. Le départ de la natation Ironman Lake Placid est le plus proche de ma perte de conscience et je pensais que j’allais mourir dans une compétition sportive. C’était terrifiant.

Comme Bain et Bartolo le mettent en garde dans la conclusion de leur document sur les comportements fluides des grandes foules,

«Nous montrons qu’il est impossible de réorienter immédiatement la direction du mouvement d’une foule polarisée lorsque l’on ne s’appuie que sur des signaux localement accessibles. Des repères d’orientation doivent être fournis à l’ensemble de l’assemblée pour changer le sens du mouvement. Nous prévoyons également le temps qu’il faut pour mettre en mouvement ou pour arrêter une foule d’une étendue donnée en fournissant des informations à sa limite. “

Sur la base de ces principes hydrodynamiques, il n’était pas possible pour les volontaires de course de donner des repères d’orientation à des milliers de nageurs polarisés une fois en mouvement. Heureusement, en 2013, les organisateurs de la course Ironman ont commencé à changer le format de départ en masse de la nage en un départ glissant en vagues plus petites, ce qui permet aux nageurs de sortir des corrals de façon échelonnée, ce qui réduit considérablement les risques.

Dans un communiqué, les organisateurs d’Ironman North America ont déclaré: «L’Ironman Coeur d’Alene et l’Ironman Lake Placid présenteront des départs glissants en 2013. Les athlètes entreront dans l’eau par un flux continu via un point d’accès contrôlé, similaire à la les courses sont commencées. Le temps d’un athlète commencera lorsqu’il traversera un tapis de chronométrage sous l’arche de la natation. ”

Le dernier exemple d’hydrodynamique et de foules immenses s’écoulant comme de l’eau de manière à causer des lésions corporelles (et peut-être même de me tuer) s’est produit lors d’un concert d’admission générale organisé par The Clash en 1982. Quand je suis allé voir The Clash au Cape Cod Coliseum à En août 1982, leur chanson «Rock the Casbah» figurait parmi les dix meilleures chansons du Billboard Hot 100. Tout le monde au concert était très excité et extrêmement enthousiaste à l’idée de voir ce groupe britannique au sommet des charts.

Du point de vue de la dynamique de la foule, le problème avec le Cape Cod Coliseum (fermé en 1984) était que les propriétaires avaient transformé au hasard une vieille patinoire en une salle de concert sans trop se préoccuper de la sécurité des foules. Parce que le concert était une admission générale sans sièges assignés, tout le monde s’est retrouvé à l’étage principal, qui est devenu un puits de musique.

Quand je suis allé à ce concert de Clash à l’adolescence, je suis arrivé tôt pour être près de la foule. Malheureusement, cela signifiait que je me trouvais coincé contre une barrière de béton près de la scène et que je restais coincé quelques chansons après le début du concert. À ce jour, chaque fois que j’entends «Magnificent Seven», les battements de batterie uniques de cette chanson me rappellent le pouls rythmique que je ressentais à chaque vague d’exubérance de la foule qui heurtait mon corps contre la barrière de béton. Chaque vague de mouvements collectifs de la foule épuisée a poussé le bas de mon corps contre le blocus jusqu’à la taille, avec de plus en plus de force, de manière à donner l’impression qu’il pourrait me fendre en deux. Heureusement, des gardes de sécurité ont finalement commencé à tirer les gens par-dessus la barrière avant que nous ne soyons pulvérisés par la mer de l’humanité nous écrasant sans le savoir par vagues déferlant à l’arrière de l’arène.

Dans la vidéo ci-dessous, le chanteur principal des Clash, Joe Strummer, décrit l’observation des mouvements collectifs de grandes foules qui ressemblent à des fluides au Stade Shea depuis son point de vue sur la scène.

Ma rencontre personnelle avec un mur de gens qui m’écrasaient presque lors d’un concert de rock a eu lieu quelques années après la catastrophe du concert de The Who en 1979. Le New York Times a relaté cet incident dans un article intitulé «11 tués et 8 blessés gravement avant le rock Concert à Cincinnati. “Cet article décrit la dangereuse assaut d’une foule massive.” Au moment de l’incident, huit des nombreuses portes du Colisée auraient été ouvertes, semant la consternation parmi les fans alignés devant l’une coin sud-ouest, qui est resté fermé. La police a déclaré par la suite que les responsables du Colisée n’avaient pas ouvert suffisamment de portes pour gérer la foule. Lorsque les portes se sont ouvertes et que les supporters se sont précipités, beaucoup sont tombés et ont été piétinés. ”

Les dernières recherches de Nicolas Bain et Denis Bartolo sur l’hydrodynamique des flux de personnes pourraient sauver des vies. Comme le concluent les auteurs, «la description des foules en tant que continua devrait être utile pour élucider leur réponse aux perturbations de grande amplitude et leurs transitions de liquides en écoulement à des solides amorphes, deux situations dans lesquelles la dynamique des foules devient dangereuse».

Crédit image Facebook: Beeboys / Shutterstock

Références

Nicolas Bain et Denis Bartolo. «Réponse dynamique et hydrodynamique des foules polarisées.» Science (première publication: le 4 janvier 2019) DOI: 10.1126 / science.aat9891

Nicholas T. Ouellette. «Flowing Crowds.» Science (première publication: le 4 janvier 2019) DOI: 10.1126 / science.aav9869