第三章 行人·粒子

隨後,人們逐漸感到需要一個理論框架的支撐。構建它的也是一位工程師——澳大利亞人勒羅伊·亨德森(leroyhenderson)。亨德森持一種出人意料的觀點,他認為街上行走的人流跟沿著管道流動的液體很相似。於是,20世紀70年代初,他開始用液體流動的原理來描述人群流動的機制:可以將緩慢移動的人群看作黏性液體,而躁動的人群就好比一鍋開水。物理學家們很快接受了這一類比。這一思路的吸引力在於能用方程式來描述人類行為。有朝一日,我們會不會像概括天體執行一樣總結人類行動的規律,甚至發現物質運動與生命行為實際上遵循同一普適定理呢?事實上,這類哲學思考從未過時,不難發現,很多物理學家在積極參與社會系統相關研究。現在你就會更加理解,為什麼我的有些同事以同樣的方式去研究行人、魚和米粒了。

在長達20年的時間裡,大眾研究學界將亨德森模型奉為圭臬。年輕的赫爾賓就在這樣的背景下開始了他的研究生涯。但他發現,將人流類比為液體流動固然巧妙,但也有著重大侷限。比如說,將兩股反方向的水流引入同一管道只能擠爆水管,而兩股反方向的人流卻流動自如。於是,他讓類比更進一步:與其將人流比作水流,何不將行人比作粒子?這樣讓學說更加靈活,又確保了研究仍舊在牛頓經典力學的數學證明框架內。於是,行人粒子研究模型於1995年問世,立即獲得巨大成功,因為它能準確模擬出大部分已知行為,如人群恐慌和踩踏致死,這些我會在後文詳述。直到今天,它仍被大量運用於各種商業化模擬程式,亦是相關主題下大部分科學發表物中運用的範式。

歷史本可以就此終結。理論解釋力極佳,有關人群的秘密已經揭曉。我們可以謝幕關燈,回家睡覺。然而,科學家就是一個喜歡捉蟲的群體。比如我的生物學家同行們認為,物理學家的模型不夠完善,因為它只是在打比方。行人畢竟不是真的粒子,對不對?

在這個完美無瑕的粒子理論當中,那粒硌人的沙子就是我發現的「v」字形結構。赫爾賓經驗老到,一眼就看出了癥結所在,而我還天真地以為它無關宏旨。按照物理學定律,運動的物體應該呈倒「v」字形前進,就像長途遷徙的野鳥群總是組成尖端朝前的倒「v」字隊形飛翔。環法腳踏車賽的騎手隊伍會排列成倒「v」字形,汽車設計師也會把車頭設計成向前突出的尖形。常理就該如此,沒有其他可能。我研究的那些任性的行人卻偏偏相反,他們自發組成了尖端向後的「v」字形。此舉有悖常理,而且造成了相應的後果:數字模擬結果顯示,這種隨處可見的行進隊形將行走效率降低了70%。

為什麼行人要排列成倒「v」字形,就好像他們在故意拖慢行進的速度?這個問題讓我們進一步認識到,行人與粒子之間確實相差甚遠。想象一下三人同行的畫面,只有「v」字形能保證任意兩個人看到彼此。兩側的朋友在中間一人稍前面的地方,他們都可以轉頭與其他人交流。為什麼行人走路的時候非要互相看著呢?當然是為了閒聊!簡單地說,我們每天無視物理運動定律,只為跟進身邊好友最新的羅曼史,並對這些八卦津津樂道。在這裡,被模擬為粒子的行人又迴歸了純粹的人……

「v」字形成名了

這個研究課題遠比我想象的更豐富,它既推動了理論進展,又對實踐有益。因此它的發表引起了不小的反響,至少在大眾研究學界的小圈子裡是這樣。

我們如何檢測一篇出版物的影響力?科學界常說,研究者都是「站在巨人肩膀上的」小矮人。這個說法應當來自17世紀時的布萊茲·帕斯卡或艾薩克·牛頓,本意是每一代後起的研究者能比前一代看得更遠,是因為他們立足於人類既往知識積累的巔峰之上。如此推論,每篇新出爐的論文都得引用前人已有的成果,而一項研究成果的價值,可以通過它的被引用次數來判斷:坐在它肩上的小矮人越多,它也就越偉大。

舉個例子,我的人群行動研究參考了德克·赫爾賓的行人粒子模型,他的這一成果因我的引用而又得一分。迄今為止,他的研究一共被引用了大約4000次,足以證明這是一項重大貢獻。有些卓越的成果更是能在眨眼間登頂。據我所知,在我的研究領域裡最具影響力的發現是1998年鄧肯·瓦茨(duncanwatts)的人際網路結構研究,他的論文一共被引用了35000次。2014年,《自然》列出了1900年以來被引用最多的文章的榜單。在5800萬個統計樣本中,只有1.5萬篇文章被引用超過1000次,約佔樣本總數的0.02%。而引用資料的冠軍就是——此處應配上一陣鼓點——生物化學家奧利弗·洛瑞(oliverlowry)於1951年發表的一篇介紹在酚試劑中測定蛋白質含量的文章。有點失望?要知道它在發表後65年裡被引用了超過30萬次!科學界引用榜的前十名中,大多數文章充滿各種晦澀難懂的生物化學表述,對外行來說就是天書。事實上,面對這些被化學家們日常運用,因而頻繁得到引用的分析測定法,即使是人類歷史上最偉大的發現也不是對手,更別提我那篇關於行人團體的小豆腐塊論文了,它只得到約600次引用。不過畢竟這就是我本人到目前為止最有影響力的科學貢獻了。

在網際網路上隨便搜尋一位科學家免費公開的簡歷來讀,也會收穫不少樂趣。「谷歌學術引用」(googlescholarcitations)網羅了所有研究者的所有公開發表物,並標明被引用次數。科研生涯起步之際,我們都想知道同行是怎麼發表東西的。然而別忘了,這項指標有時會被研究質量以外的眾多因素干擾。比如作者的知名度就會引起嚴重的偏向性。已經成名的科研人員新發表的東西,自然比一個初出茅廬者的首個成果更吸引學術界的注意,但這不一定說明前者的研究質量就比後者好。成功是成功之母。我也懷疑過自己,德克·赫爾賓的博士生,這個名頭或多或少為我的學術進展開啟了方便之門。

我和西蒙的行人研究,居然讓高校科研機構圈子之外的人也開始感興趣。很快,我開始接到一些報社記者的電話。最早的一家是《新聞20分》(20minutes),那是一份在地鐵站免費發放的日報。「老師您好!」我壓根兒不是大學老師,但我心中竊喜,不置可否。「我希望能就您新近發表的科研成果採訪您。」我又驕傲又笨拙,幾分鐘就用「流體力學」「粒子模型」「凸面結構的空氣動力學」等術語把這個記者說得雲山霧罩。一開始,媒體採訪時常攪得我心神不寧。我一面對鏡頭就忍不住端起架子,比如皺著眉頭摸下巴。現實生活中可沒人會這麼做。結果我活像一個蹩腳的演員在扮演科研人員,問題是我真的是個搞科研的!簡單來說,在跟媒體打交道方面我還有很多東西要學。

某一天,一個朋友告訴我,一家義大利電視臺剛剛報道了我的研究。儘管聽不懂義大利語,我還是趕緊去看了一些片段。只見畫面中聲音誇張的女主播正激情昂揚地展示一些驚慌失控的人群。「這與我何干?」我心想。隨後她把鏡頭切給一名特派記者,這個男人站在埃菲爾鐵塔前的大街上,大談我的研究!如果你還記得,我的實驗一直是在圖盧茲做的。事態發展得有些超現實了。讓我更加不敢相信自己眼睛的是,一位名叫瑪麗翁·蒙田(marionmontaigne)的插畫家,居然以我的研究為素材畫了漫畫,題為《星期四,大眾觀察日》(jeudi,c’estfouloscopie)。我習慣用「大眾研究」(fouloscopie)這個詞,其實就是從這兒開始的。

大眾研究的兩面

理論與觀察乃科學殿堂的兩大支柱。學界既有像馬丁·維克爾斯基這樣的學者主導的「太空輔助動物研究國際合作專案」,以上千萬歐元的投資建設日臻完善的龐大資料庫;也有一些畢生努力用抽象公式表達我們的世界的人,他們只需要一支圓珠筆和一個簡單的學生筆記本。這兩類科學家,就好比肩膀上坐著小矮人的科學巨人的雙腿,左右兩條腿要輪番邁步,方可向前。理論設想走得再遠,也需要實驗資料來佐證;反過來說,即便我們有再多的資料,也需要理論做框架。

2009年是我博士生涯的最後一年,我的注意力開始轉向大眾研究的理論領域。為了發展自己的理論模型,我結束了蹲在圖盧茲市政廳屋頂上的日子,每天坐在辦公室裡,在筆記本上塗改公式、圖表、曲線圖……除非你住在我腦子裡,否則根本看不明白我寫的是什麼。有時就連我自己一覺醒來之後也看不明白自己昨天的思路了。

我想給自己找一條更偏行為學的研究路徑,用「人性行人」取代「行人粒子」。這個新模型的數字化模擬和我前幾章提到過的黑螢幕上移動的小白點形式相同,其模擬結果讓人滿意,演示了行人向右避讓來者,形成一條行人「高速路」以及清晰的流動軌跡。然而一旦我增加人數,模擬體育場出口的人流或者人員爆滿的地鐵車廂,我的模型就失靈了。一旦人數攀升得過高,我的模擬系統就會變成四不像。驚人的巧合是,恰恰在這種情況下,物理學家的方法最為奏效。

由此我發現,人群的密集程度決定了分析它時採用的理論模型。人群密度低時,大眾的行為模式合乎人類行為學的規律,而當密度超出一定閾值,就應當使用物理學的範式了。這個分野的原理在於:當個體有足夠的空間移動時,人當然會按自己的意願去他想去的方向;一旦人被困在高度密集的群體裡,他的命運就與沙堆中的一粒沙並無二致。

這項研究結論發表在了一份頂級學術期刊上,是我的第四篇論文,也是第一篇沒有西蒙參與的論文。他比我早一年讀完了博士,去了美國普林斯頓大學。事實上,這是年輕博士的必由之路:一旦博士文憑到手,他們就像孩子長大離開原生家庭一樣破繭而出,去別的實驗室,去發現另外的世界了。

其實我自己也已經站在起飛的跑道上了,但是還有一個難題:飛行的目的地應該是物理學實驗室還是生物學實驗室呢?做出這個選擇的難度,一點也不亞於孩子選擇今後跟爸爸住還是跟媽媽住。於是我鋌而走險,最終進了一家心理學實驗室。

「為全民示威」(lamanifpourtous)運動始於2012年9月,因為對法國《同性婚姻法》(又稱《為全民的婚姻法》)的共同反對,數十個協會團體齊聚巴黎,發表他們的申明。隨後在2013年5月組織了大規模的遊行示威。

詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克是dna雙螺旋結構的發現者,1962年二人共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。