从自然规律角度看对人群踩踏的控制

从自然规律角度看对人群踩踏的控制

特有理
2015-1-8

一个事件的发生必然涉及诸多因素，有些是主要的，有些是次要的。要控制一件事情，当然要从主要因素入手。关于人群的踩踏，其本质就是人群行进过程中的失控。其起因就是人群在特定方向的涌挤。而大量的人群，则是发生涌挤的必要条件。从科学角度讲，就是由于物质运动的矢量方向叠加，造成了运动的状态突破了系统所具有的调控范围，从而失去了应有的控制。那么从调控的角度，一是减小产生矢量叠加的变量元素，使其动态范围在系统调控范围之内；另一个是增加系统的调控能力，使得系统可以承受更多、更大的变量作用。从自然发展的角度，真正所要重视的应该是后者，即扩大系统的调控能力；而不是试图压缩系统的工作范围。人类的历史也证明，人类在发展过程中，所得到的信息量会越来越大，生活的节奏会越来越快，掌控的能量等级也会越来越高。最贴近生活的例子，就是人类开发的运载工具，其动能越来越强、速度也越来越快。人类得到文明发展的好处，就是活动的空间和自由度不断增加，但伴随的，必然是风险越来越大。人坐在牛车上，即使翻了车基本上就是受个伤，但让飞机掉下来试试。然而有谁会认为人类应该放弃汽车、高铁、飞机，转而倒退回牛车代步的时代？

 

道理似乎很简单，但现实中许多人并不能真正理解其中的含义。当中国百年之前面对东西方文明的碰撞时，不是举国干出砍电线杆、刨铁路、毁机器的“壮举”吗？这种表现的本质就在于当时的中国社会严重缺乏处理大量文明信息的能力，其意识的自然根源，就是试图压缩新增长的信息空间以适应传统社会的信息处理能力。与这相类似的，是有些宗教关于妇女蒙面的规定。这种规定无非是希望减少男人的冲动，维护社会的纯洁，减少社会由性资源争夺而产生的种种矛盾和冲突。但这些方法与现在许多人提出的，靠控制人流和人群密度来避免踩踏的发生是完全一个思路。都是靠压缩事物运行的动态幅度来降低整个系统的风险。这就好比初学驾驶的状况，新手学车必然从低速开始，但真正上路后就会发现，缓慢反而会成为肇事的一个因素，特别是在高速路上，不及时、不果断、不快速的行驶很有可能酿成大祸。那么在高速路上，你是要所有的车减速让你四平八稳的溜达，还是学会应对高速驾驶中的环境？

 

普通的语言描述不可能达成封闭的概念空间，再多的逻辑描述顶不上一个科学公式，再丰富的事例也会有挂一漏万的情形，天再大也会有井底之蛙予以否认。有些时候能够做的，就是提出科学的模型描述，除非是模型建立的错误，如果有人非得质疑一种经过验证的科学理论，比如说有人就是不承认三角函数的关系，那任何说明就都是多余的了。本文的目的就是希望用系统控制的最基本概念，用尽量简洁的描述来创建一个踩踏控制的基本模型。此时，懂行的，只要能指出模型中的任何错误，那我的一切有关论述就自然没有可信度；如果质疑不了这种基于科学模型的分析，任何对观点的反驳就毫无价值；如果大家，即使不懂控制理论，认为我的分析还算有道理，那就算开阔了一下眼界，多了解了一些道理；如果实在不理解，不妨试着学学系统控制理论。

 

系统科学告诉我们，任何系统的稳定运行均依靠于系统的调控机制。但是，任何系统的调控能力都是有限度的。好的系统，必然是调控能力强的系统，也就是意味着系统运行的动态范围相对较大。比如好的汽车，其动态范围就体现在：加速性能，即时变的动态能力；高速性能，即能量发挥的动态能力；操控性能，即应变的动态能力。当系统的局部或全部出现动态失控，系统必然出现功能障碍甚至局部或整体崩溃。系统失控的最基本模型，就是一个简单的闭环正反馈。再复杂的系统，都可以将其化简至这种简单的模型状态。而造成系统失控的数学变量只有三个：一个是正反馈信号的幅度，一个是正反馈信号的相位，一个是正反馈环节的增益。

 

要防止系统出现失控状态，很明显，可以通过限制信号幅度、控制信号相位、降低正反馈增益的手段来完成。应该可以看出，这三个因素是一种有机的组合，对任何一项的调整都会对系统产生影响，但又不够充分和全面。比如减小原始扰动信号的幅度时，如果系统有很高的正反馈增益，也就是信号被反馈环节急剧放大，则仅靠降低原始扰动信号的方法，其效果就非常有限。一个自然系统，其扰动是无法避免的。器件有器件的背景噪声，人员有人员的情绪骚动，而自然的规律是：这些噪声和骚动是无法消除的。构建一个系统，能挑选低噪声的器件自然是不错；能把天使聚集到一个国家当然是更好，但这往往有相当的难度。就像我们希望提升一个民族的素质，谈何容易啊！那么此时，很多人能想到的方法，就是减少扰动源的数量。这便是前面提到的，砍电杆、刨铁路的科学基础。

 

限制人流，就是降低原始扰动信号的方法。这种方法给人一种直观的有效感，但这是一种静态的思维。因为人群是可以移动的，相对的低密度并不代表绝对的低密度。这次外滩发生事故的地点，就是一个地形突变的区域。稍有物理常识的人都能明白，在这种区域，即使总体范围的人群密度不大，但在这个特定区域的密度仍然会暴增。虽然在这种局部区域加强调控不失为一种有效手段，但这种调控的动态应变能力在整体上是极为有限的。因为大型聚会不确定的因素太多了。

 

这里顺便分析一下许多人提到的隔离栅栏。栅栏的作用从系统的角度看，是把一个大系统的调控分成多个模块和多个层次，这就像大型船只和宇航飞船的隔离舱。其主要目的不是减少局部的突发事件，而是防止局部事件迅速扩散到整个系统。同时，在局部区域，分段调控可以变得更加容易和有效。现代城市的街区（Block）的分布设计形式一是为了道路联网，另一个重要的功能就是防火隔离。但是我们不能说有了街区分割的设计，就减少了火灾的发生。大型群体聚会的人员流动密度在聚会开始前是一个积分模型，在散场后是一个微分模型。只要有大一的知识就可以看到，其本质说明了人群的密度分布，特别是在主要路径的分布是非线性的。什么是非线性？非线性的曲线，特别是微分曲线是一个什么态势懂得数学或工程的人都能理解。一块小石块，普通人踩上都会没事，但是放到高速路上就可能是致命的根源。中国人想当然式的思维意识极为浓厚：纽约的新年狂欢用了铁栅栏，纽约的狂欢从未出现过踩踏，因此铁栅栏就是防止踩踏的有效手段。但这根本就不是一个科学化的逻辑！你说铁栅栏可以限制人员的流动，但那是什么方向的流动？当散场时大家蜂拥而出，即便是每一个单元的人数难道不是仍然相当可观吗？而且，这次上海的踩踏事件，不就是因为人员的流动突然受到了地形的限制才出现了剧烈的推挤吗？有人说踩踏事件是由于上海人多，密度大，但是这些人有没有统计过，踩踏事件一定要几万人或几十万人的基数吗？局部密度大就一定是踩踏的必然原因吗？在西方国家，有可能出现失火后让领导先走，小学生后走的情形吗？可能有些人又不明白先走后走与踩踏的联系了。就此打住，呵呵。

 

回到系统的调控。除了减少扰动源的数量或在系统中的密度，可见的手段就是控制信号的相位，和降低正反馈的放大系数也就是增益。对于人群而言，相位的差别就体现在行为意愿的差别；系统对扰动的放大系数就是对不良信号的抵制态度。以趁火打劫为例：当少数人趁火打劫时，其他人的行动意愿就是相位的体现。如果众人都希望参与并分得利益，则系统整体扰动的矢量相位方向就趋于一致。但是想法并不等于行动，其关键就在于每个人自己的分系统对这种扰动有一个放大系数。道德素质高，对扰动的抑制能力就高，也就是对不良信号的放大系数小于1，因此永远达不到付诸行动的触发点，此为正人君子。有些人对不良扰动缺乏抑制能力，甚至极为向往，其自身对不良信号的放大系数就大于1。此时这个人就会参与到打劫行动之中。如果一个群体的整体放大系数是大于1的，那么打劫就会永远延续下去，直至系统彻底崩溃。

 

由此可以看到，初始的扰动并不可怕，可怕就是系统对扰动的相位叠加和系统的放大。这里再提出一个自激的概念：也就是初始扰动信号在增益大于1的反馈过程中，一个周期、一个周期地被不断放大，直至调动起系统的最大的能量，其破坏力可想而知。那么，调控最有效的手段就是控制不良信号的相位叠加和降低正反馈的增益。对于人体系统，可知这两个因素均取决于人的思想。那么，对于本意良性的狂欢活动，只要引导群体的思想不要再往有害的方向叠加，整体对有害冲动的放大系数小于1，则再多的人数、再大的密度也不会产生不良悲剧。而且这种意识的引导并不需要完整地提高整个群体的全面素质，只要让大家明白，恰当的行为可保证生命安全这一点就足够了。因为大家都知道：命比什么都重要！

 

概括而言，解决问题的方法可以多种多样，但根本一点：必须符合自然发展的规律走向。对于系统问题，就是应该始终着眼于提高系统的动态空间，而不是试图进行压缩。