Oscillations collectives dans les foules humaines denses

Les foules denses représentent certainement l’un des environnements les plus dangereux de nos sociétés modernes.  Les mouvements collectifs qui émergent en leur sein peuvent en effet conduire à des déplacements incontrôlés de groupes d’individus totalisant des masses de plusieurs tonnes et peuvent entraîner dans les situations les plus tragiques à des pertes humaines considérables par piétinements et étouffements. Or la modélisation de la dynamique des foules s’appuie principalement sur des modèles d’individus en interaction, qui bien qu’efficaces pour décrire de petits groupes, peinent cependant à expliquer les comportements complexes des foules très denses composées de milliers de personnes.

Ces recherches ont été menées dans les laboratoires suivants

• Laboratoire de Physique (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon)
• Institut Lumière Matière (ILM, CNRS / Université Lyon 1)

Dans une étude récente, des chercheurs de l’ENS de Lyon, de l’Université de Lyon 1 et de l’Université de Navarre (Espagne) ont analysé les mouvements de milliers de personnes rassemblées sur la plaza Consistorial de Pampelune (Espagne), lors de la cérémonie d’ouverture des fêtes de San Fermín. Ils ont découvert que dans des espaces confinés, les foules denses peuvent s’auto-organiser en de gigantesques oscillateurs. Sans aucune incitation extérieure, des milliers d’individus coordonnent spontanément leurs mouvements pour suivre des trajectoires circulaires présentant une certaine périodicité. En s’appuyant sur ces observations et sur des principes physiques fondamentaux, les auteurs ont élaboré un modèle mécanique qui rend compte de l’émergence de ces mouvements collectifs. Ce modèle révèle que des forces de friction extrêmement spécifiques (dites impaires) induisent à haute densité une transition de phase collective qui donne naissance à des oscillations chirales : des fractions très importantes de la foule se mettent de façon cohérente à tourner dans un sens aléatoire avec une période caractéristique de 20 secondes. Ces résultats expliquent non seulement les observations expérimentales, mais aussi le fait qu’on retrouve des dynamiques similaires lors d’événements catastrophiques, comme lors de la Love Parade de Duisbourg (Allemagne) en 2010, où 21 personnes perdirent la vie. 

La robustesse des observations expérimentales rapportées dans ce travail et le caractère minimal de leur explication mécanique permettent d’envisager un protocole de surveillance pour mieux anticiper les comportements émergents catastrophiques des foules massives. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature.