Dwa dni temu, w Bydgoszczy, w czasie studenckiej imprezy wybuchła panika. Jedna osoba zginęła, a kilka kolejnych zostało rannych. Do dramatu doszło nie na dużej sali, tylko w wąskim przejściu. Kilkanaście dni wcześniej, w czasie hadżu – pielgrzymki wyznawców Allaha do Mekki, w tłumie zginęło około 500 osób. W styczniu 1990 roku, w tym samym miejscu zadeptano ponad 1500 ludzi. W czym jest problem? Ludzie w swoim zachowaniu podobni są do zwierząt, np. mrówek, ryb w ławicy czy ptaków w kluczu. Poruszają się w sposób uporządkowany i określony. Do czasu. Gdy wybucha panika, uporządkowanie ustępuje chaosowi. Wbrew pozorom ten chaos można ujarzmić… za pomocą równań matematycznych.

Szybko ale bezpiecznie

Z pozoru sytuacje takie jak w saudyjskiej Mekce zdarzają się rzadko. I całe szczęście. Ale nie chodzi tylko o tragedie w których giną ludzie. Gdy trzeba ewakuować centrum handlowe, liczy się każda chwila. Jak zaprojektować wyjścia ewakuacyjne? Zrobić jedno duże, czy kilka mniejszych? A kibice piłkarscy na dużym stadionie? Po skończonym meczu tysiące ludzi chce jak najszybciej dostać się do swoich samochodów czy do środków komunikacji publicznej. Jak oznaczyć ciągi komunikacyjne? Wypuszczać ludzi partiami czy po prostu otworzyć drzwi i „niech sami sobie radzą”. Problem jest ważny nawet dla linii lotniczych. I nie tylko w sytuacjach zagrożenia życia. Każda minuta postoju na płycie lotniska kosztuje. Jak pasażerów szybko „usadzić” na miejscu i co zrobić by po wylądowaniu jak najszybciej – bezpiecznie – opuścili oni samolot? Pytań jest naprawdę wiele. Tylko dlaczego mają na nie odpowiadać fizycy? Ano dlatego, że duża grupa ludzi podobna jest do płynu. Ten w niektórych sytuacjach porusza się przewidywalnie i wtedy mówimy o przepływie laminarnym, ale czasami ten porządek zamienia się w chaos i wtedy mówimy o przepływie turbulentnym. Fizycy tymi przepływami zajmują się od dawna, bo to od nich zależy np. opór z jakim musi poradzić sobie jadący autostradą samochód, bo to od nich zależy sprawność silnika odrzutowego samolotu. Od niedawna wiadomo jednak, że te same równania, które opisują mechanikę płynów, można stosować do dużych grup ludzi.

Mrówki też ludzie

Mrówki zwykle wybierają drogę… którą chodzi większość. „Domyślają się” – i słusznie – że kierunek który wybrało więcej mrówek jest z jakiś powodów bardziej atrakcyjny. I tak tworzą się tzw. mikrostużki, czyli drogi, które z jakichś powodów są przez mrówki preferowane. Podobnie zachowują się ryby w ławicy. I ludzie na chodniku. Nawet w dużym tłumie, nie poruszamy się całkowicie losowo i chaotycznie. Często, nawet nieświadomie, wybieramy drogę, którą idzie przed nami osoba poruszająca się w podobnym tempie co my. Gdy ktoś idzie wolniej, albo szybciej nie zwracamy na niego uwagi. Nasz mózg podświadomie śledzi tylko tych, którzy idą w naszym tempie. My sami też możemy być dla kogoś „przewodnikiem”, a ten ktoś dla kolejnej osoby. I już się tworzą mikrostrużki. To dlatego na szerokim trakcie ludzie idący w jednym kierunku jakoś automatycznie trzymają się jednej strony. Tylko co jakiś czas ktoś próbuje przebić się ”pod prąd”. Podstawowa i święta zasada jest taka, żeby tak projektować trakty, by ruch na nich mógł być płynny. I tak, lepiej, gdyby korytarz skręcał łukiem niż pod kątem prostym. Lepiej też by na skrzyżowaniu traktów było coś co trzeba okrążyć (fontanna, rzeźba,…), bo to zwiększa płynność ruchu. Niestety, te z pozoru proste zasady, gdy wybucha panika przestają obowiązywać i pojawia się chaos. Podobnie zresztą jak u mrówek, ryb w ławicy, a nawet u ptaków w stadzie. Za wszelką cenę nie można do tego dopuścić. Nie ma co liczyć na rozwagę czy trzymanie nerwów na wodzy. Ludzie w panice przestają zdawać sobie sprawę z tego co robią. Choć nie sposób przewidzieć, co zrobi konkretna osoba, naukowcy potrafią przewidzieć co będzie robiła duża grupa ludzi. Do tego zatrudniają największe komputery świata i… setki wolontariuszy. Ci, czasami sa narażeni na niebezpieczeństwo. W czasie próbnych ewakuacji jakie prowadzono w czasie budowy samolotu Airbus 380, z 900 ochotników, 30 zostało rannych w tym jedna osoba ciężko. Z międzynarodowych norm wynika, że samolot powinny być zaprojektowany w ten sposób, by ewakuacja wszystkich pasażerów nie trwała dłużej niż 90 sekund.

Dym i kamery

Gdy z końcówki palącego się knota świecy ulatnia się dym, początkowo jego strużka unosi się pionowo do góry. Można wręcz dostrzec równoległe do siebie pasma. To tzw. przepływ laminarny. Po kilkunastu centymetrach dym zaczyna jednak tworzyć zawirowania. Uporządkowana jeszcze przed chwilą stróżka staje się chaotyczna i nieprzewidywalna. Tak wygląda przepływ turbulentny. Naukowcy z Uniwersytetu w Dreźnie analizujący przypadki w których tłum zaczyna tratować ludzi, zauważyli, że zagrożenie pojawia się wtedy, gdy ludzie zaczynają poruszać się jak ciecz albo gaz w czasie przepływu turbulentnego. Tak długo, jak „przepływ” ludzi jest laminarny – nie ma problemu. Turbulentny, czyli chaotyczny przepływ pojawia się gdy wybucha panika, ale sam może być źródłem paniki. W Mekce droga pielgrzymów wiodła przez most Jamarat, który jest węższy niż droga do niego prowadząca. To zwężenie w przeszłości powodowało, że ludzie zaczynali poruszać się turbulentnie. Chaos powodował wybuch paniki, a panika – jeszcze większy chaos. Po sugestiach jakie niemieccy fizycy wysłali władzom Arabii Saudyjskiej, drogę pielgrzymów nieco przebudowano.

Co jeszcze może mieć znaczenie? Na przykład wyrwa w drodze, w zasadzie jakakolwiek przeszkoda. Ale także kłótnia czy bijatyka dwóch idących obok siebie osób. Schody, krawężnik, nawet moment w którym pieszy schyla się, by podnieść coś, co wypadło mu z ręki. Niemieccy badacze sugerują więc, by nad miejscami gdzie poruszają się duże grupy ludzi umieszczać kamery, które automatycznie będą wykrywały w których miejscach ruch zaczyna być turbulentny. Zanim dojdzie do tragedii (przecież z tyłu napierają kolejne masy ludzi), odpowiednie służby mogą zareagować. Mają na to od kilku, do kilkunastu minut.

Wąsko źle, szeroko też niedobrze

Ślepe stosowanie zasad jakie rządzą mechaniką płynów (analogia do dymu papierosowego) jest jednak skuteczne tylko do pewnego stopnia. Ludzie ze sobą współdziałają, oddziałują na siebie znacznie bardziej niż cząsteczki gazu czy płynu. W końcu widzą, co robią inni. Gdy wziąć pod uwagę to wszystko okazuje się, że pomieszczenie (pokój, stadion czy pokład samolotu) najszybciej pustoszeje, gdy … nikt się nie śpieszy. Tylko wtedy wyjście nie staje się wąskim gardłem. Gdy wzrasta prędkość ludzi idących ku wyjściu, drzwi „korkują się”, a ludzie opuszczają pomieszczenie grupkami. To spowalnia opuszczanie zagrożonego terenu. Dlatego lepiej jest projektować więcej węższych wyjść niż mniej szerszych. Ale tutaj – uwaga – sprawa jest bardziej złożona. Pomijając szczegóły (które choć bardzo ciekawe, zajęłyby tutaj zbyt dużo miejsca), okazuje się, że gdy ludzie współpracują z sobą (np. znajomi z pracy) szybciej wyjdą wąskim wyjściem. Gdy raczej konkurują o to kto szybciej się wydostanie, lepsze są wyjścia szerokie (chociażby miałoby ich być mniej). Gdy wyjścia są szerokie, dobrze przed nimi stawiać kolumny. Z symulacji komputerowych wynika, że w sytuacji krytycznej przed wyjściem rzadziej tworzą się wtedy kolejki, a w efekcie „przepływ” staje się bardziej laminarny. Z kolei przed wąskimi wyjściami dobrze jest zamontować równoległe  barierki (takie jak przy wejściu do metra), które spowodują, że już przed wejściem, ludzie będą szli w uporządkowanym szyku.

Kilka lat temu niemiecki rząd uruchomił projekt Hermes, w ramach którego powstał system kierujący tłumem. Kamery obserwują prędkość ludzi, a komputery za pomocą znaków świetlnych i dźwiękowych decydują którędy tłum prowadzić. Na stadionie czy w czasie dużej wystawy gdy trzeba zarządzić ewakuację, któreś z wyjść może być zablokowane (albo za bardzo oblegane). Wtedy kierowanie się w jego kierunku jest bardziej niebezpieczne niż nawet dołożenie drogi i udanie się do innego wyjścia. Dawanie ludziom jasnych sygnałów co mają robić w czasie zagrożenia jest niezwykle istotne. Zauważono (zresztą u zwierząt występuje ten sam mechanizm), że w sytuacjach kryzysowych podążamy raczej za tłumem, w grupie czujemy się bezpieczniej. Bez wyraźnej informacji duża grupa może przemieszczać się w kierunku jednego wyjścia („tam idą wszyscy, widocznie ktoś zna najlepszą drogę”), podczas gdy inne będą puste.

Dzisiaj jeszcze zbyt wcześnie by dogłębnie przeanalizować to co dwa dni temu stało się w Bydgoszczy. Przejście było wąskie, ludzi było dużo, okna były pozamykane. Brak tlenu przyspiesza podejmowanie irracjonalnych decyzji. Niektórzy świadkowie twierdzą, że ktoś w przejściu rozpylił gaz. Być może po to by uspokoić ludzi. Jeżeli tak było rzeczywiście, tylko pogorszył sytuację. Wyjaśnienie przyniesie śledztwo.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.