Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок

Хелбинг и Хуберман предложили использовать на въездах на автомагистраль светофоры, управляемые компьютером, чтобы можно было все время поддерживать состояние, при котором движение по автомагистрали всего множества транспортных средств подобно монолитному телу. Этими светофорами должны управлять мгновенные данные, собираемые с проводных электронных датчиков, которые пересекаются транспортными средствами в процессе их движения по автомагистрали. Если эти датчики обнаруживают какой-то зазор после прохождения некоторым блоком машин границы въезда на автомагистраль, светофор должен сменить свой цвет на зеленый, чтобы позволить большему числу автомобилей въехать на автомагистраль и заполнить таким образом зазор с целью поддержания потока в состоянии синхронизма; когда же возникает угроза распада монолитного блока, в результате чего движение будет осуществляться по принципу «двигайся-останавливайся», светофор снова должен сменить свой цвет на красный. Такая стратегия отличалась бы от той, которая в настоящее время применяется, например, на автомагистрали Long Island Expressway, где сигналы светофора на въезде на эту автомагистраль меняются по заранее установленному расписанию. Этот новый подход, к сожалению, не решит проблему образования пробок в часы пик, но при средних плотностях трафика он мог бы помочь более безопасному и бесперебойному движению на автомагистрали.

Другая форма синхронизированного трафика[274]

была открыта двумя годами ранее Борисом Кернером и Хубертом Реборном, физиками компании DaimlerChrysler в Штутгарте, где они анализировали данные, собранные с датчиков, встроенных в автобаны Германии. Для диапазона плотностей, простирающихся от беспрепятственного движения до практически неподвижных пробок, они обнаружили странное, очень перегруженное состояние, в котором все автомобили резко снижали скорость своего движения до одного и того же значения и оставались на своих полосах, продвигаясь вперед, подобно некой однородной и монолитной массе. Однако в отличие от синхронизированного состояния, обнаруженного Хелбингом и Хуберманом, это состояние не разделялось медленно движущимися грузовиками. Оно возникало само по себе и охватывало лишь легковые автомобили. Создавалось впечатление, что самопроизвольное замедление возникало вблизи въездов на автомагистрали, когда необычайно много легковых автомобилей втискивалось на уже переполненную дорогу в утренний час пик. Этот внезапный приток машин каким-то образом конденсировал соседний трафик примерно так же, как пылинка помогает водяному пару сконденсироваться в каплю.

Однако по-настоящему особенным в этом состоянии было то, что оно поддерживалось на протяжении двух часов, то есть по прошествии значительного времени с момента нормализации притока машин на автомагистраль. Другими словами, эта картина способна поддерживаться самостоятельно. Она даже посылает волны заторов в обратную сторону по автомагистрали. Тем из водителей, кто въехал на дорогу позже и столкнулся с этими волнами «двигайся-останавливайся», они кажутся загадочными. Задержки движения возникают периодически без каких-либо видимых причин.

Последующее компьютерное моделирование показало, что такая картина не поддерживается перегруженностью самой по себе[275]

. После того как скачок трафика на въезде на автомагистраль рассосется, последующее движение могло бы осуществляться так же беспрепятственно – даже при той же совокупности водителей и при той же плотности трафика. Такая, более приятная, альтернатива является столь же стабильной и самоподдерживающейся. Но водители не могут коллективно достичь ее. Они оказываются вовлеченными в один стабильный режим и не могут перейти в более благоприятный. В этом отношении синхронизированный трафик подобен спиральным и свиткообразным волнам в BZ-реакции или разрушительным вращающимся волнам, которые являются причиной сердечной аритмии. После того как эти волны сформируются, их очень трудно погасить. Чтобы добиться немедленного облегчения, к трафику нужно применить дефибрилляцию.

К сожалению, подобной технологии пока не существует. В действительности в тот день, когда на этом конкретном германском автобане были собраны такие данные, произошло следующее: эта пульсирующая перегруженность трассы продолжалась вплоть до 9:30 утра. К этому времени движение на въезде на автомагистраль разредилось настолько, что самоподдержание этой картины стало невозможным. Синхронизированное состояние самопроизвольно рассосалось, и движение снова стало беспрепятственным.