Исследователи из Университета Майами в сотрудничестве с коллегами из Германии и США выяснили, что группа детей способна вести себя подобно жидкости, когда свободно перемещается на игровой площадке, а в закрытом пространстве проявлять характеристики как жидкой, так и газообразной фаз.
Итоги исследования вышли в публикации в журнале Physical Review E.
Команда ученых изучила движения 209 школьников, разделив их на четыре группы: две с ограниченной подвижностью в классе, одна с частичной свободой перемещения и одна группа, свободно передвигающаяся на улице.
Для мониторинга перемещений использовались радиометки, прикрепленные к одежде участников, а также специальные RFID-детекторы, размещенные в углах помещений. В результате было собрано более 150 независимых наблюдений, касающихся недостаточно изученной области коллективного движения с низкой скоростью — менее 0,5 метра в секунду.
Ученые-физики провели исследование динамики движений, применив среднеквадратичное отклонение в качестве индикатора социального взаимодействия. Полученные данные показали, что в группах с ограниченной свободой смещение составило приблизительно 1,5 метра, в то время как в классах с частичной свободой оно увеличивалось до 3 метров.
На игровой площадке среднеквадратичное смещение оказалось значительно выше, что свидетельствует о характере движения, напоминающем баллистическое, а не диффузное. Баллистическое движение подразумевает направленное перемещение частиц без столкновений, тогда как диффузное движение обусловлено случайными перемещениями в результате столкновений.
С помощью численного моделирования ученые также исследовали коллективное поведение детей. Оказалось, что в условиях полной свободы на игровом площадке дети проявляют характеристики жидкой фазы, тогда как в классе группы действуют подобно смеси газообразной и жидкой фаз.
В частности, при низкой скорости передвижения юные участники могли свободно перемещаться между социальными группами, образуя уникальные «капли» в метастабильных состояниях.
