Ученые из Университета Майами совместно с учеными из Германии и США обнаружили, что группа детей может вести себя подобно жидкости при свободном движении на игровой площадке, а в замкнутом помещении демонстрировать свойства одновременно жидкой и газообразной фаз. Результаты исследования опубликованы в Physical Review E.
Ученые провели исследование перемещений 209 школьников, разделенных на четыре группы: две с ограниченной свободой передвижения в классе, одна с частичной свободой и одна группа, свободно передвигающаяся на улице. Для отслеживания перемещений использовались радиометки, прикрепленные к одежде участников, и специальные RFID-приемники, установленные в углах помещений. В итоге было собрано более 150 независимых наблюдений, касающихся недостаточно изученной области коллективного движения с низкой скоростью — менее 0,5 метра в секунду.
Физики провели анализ динамики движений, использовав среднеквадратичное смещение как показатель социального взаимодействия. Результаты показали, что в группах с ограниченной свободой смещение составило около 1,5 метра, а в классах с частичной свободой увеличивалось до 3 метров.
На игровой площадке среднеквадратичное смещение было значительно более высоким, отражая характер движения, аналогичный баллистическому, а не диффузному. Баллистическое движение предполагает направленное движение частиц без столкновений, а диффузное — случайное движение вследствие столкновений.
С применением численного моделирования исследователи также изучили коллективное движение детей. Выяснилось, что при полной свободе на площадке дети демонстрировали свойства жидкой фазы, в то время как группы в классе действовали как смесь жидкостной и газообразной фаз. В частности, при низкой скорости передвижения юные испытуемые могли свободно переходить между социальными группами, формируя своеобразные капли в метастабильных состояниях.