论文名称：Emergence of social phases in human movement

论文地址：https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.110.044303

期刊名称：Physical Review E

许多生物系统中存在集体运动现象，如细菌集群、鱼群和鸟群的运动轨迹。然而，尽管人类的集体运动近年来得到了越来越多的关注，但之前的研究主要集中在宏观层面，一定程度上忽视了个体之间的社交互动。近日发表在Physical Review E的一项研究揭示了人类在社交环境中的运动模式与物理系统中的气-液共存相类似。

该研究使用超宽带射频识别技术（UWB-RFID）在教室中跟踪儿童的运动轨迹，发现了两种截然不同的“社会相”（social phase）——气相与气-液共存相。在气相中，个体自由移动，未形成明显的社交群体；在气-液共存相中，个体形成了小型社交群体，同时有个体自由地加入或离开这些群体。

研究发现，气相的“有效温度”显著高于气-液共存相，表明气相中的个体具有更高的运动活跃性，而气-液共存相则表现为群体内个体的相对稳定性。这种现象与物理学中的气-液共存相类似，在低温环境中，个体趋向于形成社交群体，而在高温下则更倾向于自由移动。

为了更好地理解这些观测结果，作者提出了一个基于统计物理学的社会相互作用模型。通过模拟，这一模型成功再现了实验中观察到的气相和气-液共存相。作者指出，虽然社会系统与物理系统存在显著差异，但它们在某些方面展现出了相似的相变现象。

这项研究不仅揭示了人类运动的社会相态，还为未来的行为科学、流行病学等领域提供了新的研究方向。作者建议，未来可以通过实验进一步控制“温度”等参数，以更好地理解这些相变现象，并探索其在其他社交场合中的适用性。

图1. (a) 数据集中九个个体的 300 秒轨迹图，颜色和箭头分别表示具体的个体及其方向。(b) 角度相关函数 C_θ(r)。C_θ(r) > 0 和 < 0 分别对应铁磁和反铁磁取向。灰色虚线表示无相关性。(c) 所有三个数据集的径向分布函数 g(r)。

图4. 模拟结果

龚铭康 | 编译

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