Почему слишком много пешеходов заставляют мосты раскачиваться и раскачиваться

Очень маленькие вибрации от каждого идущего человека могут значительно усиливаться», — говорит Игорь Белых. В этот момент люди замечают раскачивание и корректируют свои шаги, чтобы сохранить равновесие, что только ухудшает ситуацию. (Фото: Getty Images)

Вы можете поделиться этой статьей в соответствии с лицензией Attribution 4.0 International.

Исследователи нашли удивительное новое объяснение того, почему пешеходные мосты могут внезапно начать раскачиваться и раскачиваться: слишком много людей переходят дорогу одновременно и просто стараются не упасть.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, исследователи показывают, как мост, даже такой высокотехнологичный, как Золотые Ворота или Бруклинский мост, может внезапно стать нестабильным.

Если достаточное количество людей переходят мост пешком, каждый со своей естественной скоростью, они передают мосту столько энергии, что он может начать раскачиваться. Затем, когда каждый отдельный пешеход корректирует свои шаги, чтобы не упасть, они еще больше дестабилизируют мост.

Раскачивание моста может привести к массовой панике: в 1987 году, в 50-ю годовщину строительства моста Золотые Ворота в Сан-Франциско, 300 000 празднующих попытались перейти мост, а мост стонал и раскачивался, вызывая у людей панику, рвоту и начало бросать в них велосипеды и даже детские коляски. океан, чтобы облегчить нагрузку на мост.

Новая работа опровергает давно общепринятое объяснение шатких и трясущихся мостов, которое на протяжении последних 20 лет считалось результатом массовой синхронизации шагов.

«Наша работа показывает, что очень маленькие вибрации от каждого идущего человека могут значительно усиливаться», — говорит Игорь Белых, профессор математики, статистики и нейробиологии в Университете штата Джорджия.

В этот момент люди замечают раскачивание и корректируют свои шаги, чтобы сохранить равновесие. Это только усугубляет ситуацию, и мост может стать нестабильным.

Новая работа опирается на данные с 30 различных мостов и использует сложные математические формулы, которые предсказывают точный переломный момент для конкретного моста — точное количество людей, которые начнут его приводить в движение. Исследование также показывает, что мосты в целом могут оказаться более уязвимыми, чем считалось ранее.

Мосты имеют собственные частоты вибрации, вызванные такими явлениями, как воздушные потоки и движение транспорта. Предсказать их точку нестабильности непросто.

Новые идеи помогут инженерам и проектировщикам мостов «строить более качественные и безопасные мосты», говорит Белых. «География этих событий, связанных с нестабильностью, вызванной толпой, поистине всемирна».

Например, в 2003 году в Нью-Йорке произошло отключение электроэнергии, и толпа пешеходов в темноте шла домой по Бруклинскому мосту. Это заставило знаменитый мост так сильно вибрировать и раскачиваться, что некоторые почувствовали морскую болезнь и не могли удержать равновесие, если стояли на месте.

А в 2000 году недавно открытый в Лондоне мост Миллениум прозвали шатким мостом из-за его раскачивающегося движения, когда толпа переходила дорогу в день открытия, из-за чего власти немедленно закрыли мост и не открывали его снова в течение двух лет.

Именно мост «Миллениум» вдохновил давно принятое объяснение шаткости моста: люди шли синхронно, синхронно, как раскачивающиеся маятники. Это называется фазовой синхронизацией.

Глядя на видео ходячих, казалось, что их головы и туловища двигались в унисон, как волна. Считалось, что это массовое движение слева направо наклонило мост взад и вперед. Фактически, мост Альберта, который был построен через реку Темзу в Лондоне, получил прозвище «Дрожащая леди» и может похвастаться знаком, приказывающим солдатам, идущим по нему, остановиться.

«Это объяснение было настолько популярным, — говорит Белых, — что оно стало частью научного духа времени».

Одной из причин его популярности является идея о том, что когерентное поведение может возникать в сложных системах по мере их колебаний — будь то нейроны, светлячки или человеческие шаги. И все же эта теория была немедленно подвергнута сомнению физиком, лауреатом Нобелевской премии Брайаном Джозефсоном, всего через четыре дня после инцидента на мосту Миллениум. Он предположил то, что доказывает нынешняя работа: именно люди пытались удержать равновесие на раскачивающемся мосту, что усилило раскачивание.