В дорожных пробках виноват «эффект бабочки»

Любой житель мегаполиса не понаслышке знает, что такое многокилометровые дорожные заторы. Москвичей давно уже не волнует вопрос «брать ли с собой зонт?», их больше интересует «встал ли уже центр и третье транспортное?». Но, всё-таки, откуда берутся эти пробки, которые отнимают у среднестатистического жителя большого города 3-4 часа в день.

Японский физик Юки Сугияма открыл, что настоящей причиной дорожных пробок в больших городах является так называемый «эффект бабочки». Этот термин означает явление, когда незначительное влияние на систему может иметь большие и непредсказуемые эффекты где-нибудь в другом месте и в другое время. Название явлению дал Эдвард Нортон Лоренц: бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, может вызвать лавину эффектов, которые могут достигнуть высшей точки в дождливый сезон в Индонезии.

Тем, кто ездит по московским улицам, знакома ситуация, когда движение машин вдруг резко замедляется и образуется пробка, на первый взгляд, без каких либо видимых причин. По мнению Сугиямы из Университета города Нагоя, причины возникновения автомобильных пробок могу быть объяснены с помощью тех же теорий в физике, которые управляют движением большого количества частиц в закрытой системе. Незначительные колебания порождают эффект бабочки, который тормозит всю систему. Иначе говоря, в применении к движению в Москве, незначительные изменения скоростного режима являются причиной возникновения пробок, которые волнообразно начинают возникать в других частях города.

Пробка образуется из-за увеличения количества торможений на дороге. Для доказательства своей версии ученый на круге в 230 метров поставил 22 машины и поставил перед водителями задачу поддерживать скорость 30 км/час. Вначале машины двигались свободно, но как только один из них снизил скорость, поток стал двигаться хаотично, увеличилось количество торможений, и моментально образовалась пробка. Хотя опыт был проведен на небольшом количестве автомобилей, Сугияма полагает, что тот же самый эффект имеет место и в больших городах при интенсивном движении. Для того, чтобы поддерживать скорость потока нельзя допускать превышение пропускной способности улиц. «Когда число автомобилей на улице переходит границу ее пропускной способности, плотность потока резко возрастает и поддерживать единую скорость в потоке становится невозможно», говорит ученый.

Исследование, опубликованное в журнале «New Journal of Physics», однако делает утешительные выводы. Если формированием автомобильных пробок управляют законы физики, то это поможет их избежать. Подсчет порога пропускной способности улиц даст возможность спланировать транспортную инфраструктуру, способную обеспечить стабильное движение потока. Или же, в городах со сложившейся планировкой, таких, как Москва, принять административные меры, ограничивающие количество автомобилей, двигающихся в определенные часы и по определенным улицам.