Дети как жидкости: новые открытия ученых из Университета Майами

Ученые из Университета Майами, совместно с коллегами из Германии и США, обнаружили, что дети на игровой площадке могут вести себя как жидкость. В помещениях они демонстрируют смешанные свойства жидкостей и газов. Исследование опубликовано в Physical Review E.

Исследователи из Университета Майами, совместно с коллегами из Германии и США, провели исследование, где выявили, что дети могут проявлять свойства жидкости при свободном движении на игровой площадке. При этом в замкнутых помещениях они демонстрируют одновременно поведение, характерное как для жидкой, так и для газообразной фаз. Эти выводы изложены в издании Physical Review E.

В рамках эксперимента было исследовано поведение 209 школьников, распределенных на четыре группы с разной степенью свободы передвижения:

две группы с ограничениями в классе, одна с частичной свободой, одна полностью свободная на улице.

Для отслеживания движений каждой группы использовались радиометки, прикрепленные к одежде детей, и RFID-приемники, размещенные в ключевых точках пространства. Всего удалось собрать более 150 независимых наблюдений, позволивших изучить малоизученную область коллективного движения при низких скоростях — менее 0,5 метра в секунду.

Физики проанализировали динамику движений с помощью показателя среднеквадратичного смещения, используемого для оценки социального взаимодействия. Исследование показало, что в условиях ограниченной свободы смещение в среднем составляло около 1,5 метра, тогда как в классах с частичной свободой оно увеличилось до 3 метров. На игровой площадке среднеквадратичное смещение достигло значительных значений, показывая движение, характер которого ближе к баллистическому, отмеченному направленностью и отсутствием частых столкновений, в отличие от диффузного, возникающего из-за частых столкновений.

С помощью численного моделирования ученые также исследовали коллективное поведение детей. Выяснилось, что на игровой площадке при полном отсутствии ограничений группа демонстрировала свойства состояния жидкости. В то же время в классах поведение детей напоминало смесь жидкостной и газообразной фаз. Особенно это проявлялось при низких скоростях движения, когда дети могли свободно перемещаться между социальными группами, образуя временные капли в метастабильных состояниях.