Você já se perguntou como os pedestres 'sabem' que devem cair nas faixas quando estão se movendo no meio de uma multidão, sem que o assunto seja discutido ou mesmo pensado conscientemente?

Uma nova teoria desenvolvida por matemáticos da Universidade de Bath, liderada pelo professor Tim Rogers, explica esse fenômeno e é capaz de prever quando as faixas serão curvas e retas. A teoria pode até mesmo descrever a inclinação de uma faixa irregular quando as pessoas têm o hábito de passar por um lado em vez do outro (por exemplo, em uma situação em que muitas vezes são lembradas de "passar pela direita").

Essa análise matemática unifica pontos de vista conflitantes sobre a origem da formação de pistas e revela uma nova classe de estruturas que na vida cotidiana podem passar despercebidas. A descoberta, relatada na Science , constitui um grande avanço na ciência interdisciplinar da 'matéria ativa' - o estudo de comportamentos de grupo em populações interativas que variam em escala de bactérias a rebanhos de animais.

Para testar sua teoria, os pesquisadores pediram a um grupo de voluntários que caminhasse por uma arena experimental que imitava diferentes layouts, com mudanças nos portões de entrada e saída.

Uma arena foi montada no estilo da Estação King's Cross, em Londres. Quando os pesquisadores olharam para o vídeo do experimento, eles observaram padrões matemáticos tomando forma na vida real.

O professor Rogers disse: "À primeira vista, uma multidão de pedestres tentando passar por dois portões pode parecer desordenada, mas quando você olha mais de perto, vê a estrutura oculta. Dependendo do layout do espaço, você pode observar a clássica reta pistas ou padrões curvos mais complexos, como elipses, parábolas e hipérboles."

As procissões de arquivo único formadas em cruzamentos de pedestres movimentados são apenas um exemplo de formação de faixa, e este estudo provavelmente terá implicações para uma série de disciplinas científicas, particularmente nos campos da física e da biologia. Estruturas semelhantes também podem ser formadas por moléculas inanimadas, como partículas carregadas ou organelas em uma célula.

Até agora, os cientistas deram várias explicações diferentes sobre por que as multidões humanas e outros sistemas ativos se auto-organizam naturalmente em faixas, mas nenhuma dessas teorias foi verificada. A equipe de Bath usou uma nova abordagem analítica, inspirada na teoria do movimento browniano de Albert Einstein, que faz previsões que podem ser testadas.

Encorajados pelo modo como sua teoria concordava com as simulações numéricas de partículas em colisão, eles se uniram ao professor Bogdan Bacik - um experimentalista da Academia de Educação Física de Katowice, Polônia - e realizaram uma série de experimentos (como o modelado em King's Cross) usando multidões humanas.

O principal autor, Dr. Karol Bacik, disse: "A formação de pistas não requer pensamento consciente - os participantes do experimento não sabiam que haviam se organizado em curvas matemáticas bem definidas".

"A ordem surge espontaneamente quando dois grupos com objetivos diferentes se cruzam em um espaço lotado e tentam evitar colidir um com o outro. O efeito cumulativo de muitas decisões individuais inadvertidamente resulta na formação de faixas."

Os pesquisadores também testaram os efeitos das regras de trânsito impostas externamente – ou seja, eles instruíram os participantes a ultrapassar os outros à direita. De acordo com a previsão teórica, adicionar esta regra mudou a estrutura da pista.

"Quando os pedestres têm preferência por virar à direita, as faixas acabam se inclinando e isso introduz uma frustração que reduz a velocidade das pessoas", disse o Dr. Bacik.

"O que desenvolvemos é uma teoria matemática pura que prevê a propensão para a formação de pistas em qualquer sistema", disse o professor Rogers. "Agora sabemos que existe muito mais estrutura do que se pensava anteriormente."