La densité et la vitesse sont deux facteurs fondamentaux pour créer des embouteillages, même parmi les micro-organismes. Pour expliquer comment un groupe de chercheurs français a utilisé le même modèle mathématique utilisé pour étudier la réaction des molécules au chauffage et au refroidissement d’un gaz.
Rester coincé dans le trafic n’est pas la meilleure expérience. Incapables de s’échapper de la ligne droite où nous sommes coincés, entourés d’autres voitures conduites par d’autres personnes qui souffrent avec nous pendant une minute ou même des heures. Mais nous ne sommes pas seuls dans l’univers. Il y a quelqu’un d’autre qui, comme nous, se déplace de manière à causer l’embouteillage: les bactéries qui se déplacent vers une source de nourriture. Une étude française menée par deux chercheurs de l’université de Grenoble l’a démontré: les voitures bloquées dans la circulation ne sont pas très différentes d’une colonie de bactéries cherchant à se nourrir.
Le modèle unidimensionnel pour expliquer le trafic
Pour expliquer comment les embouteillages fonctionnent, un modèle mathématique a été nécessaire, le même utilisé pour étudier le mouvement des atomes et des molécules lorsqu’une substance est refroidie ou chauffée. Dans l’étude réalisée par le Centre National de la Recherche Scientifique français, un modèle unidimensionnel a été utilisé pour simuler la circulation sur les autoroutes à une voie et le mouvement des bactéries se déplaçant vers une source de nourriture. Dans l’expérience, les auteurs Eric Bertin et Alexandre Solon ont également modifié les différents paramètres de la simulation tels que la densité des éléments sur la route et la vitesse de déplacement.
L’expérience a révélé que les raisons qui amènent les voitures à un embouteillage sont les mêmes raisons qui entraînent un engorgement routier pour les bactéries. Une seule différence: dans le cas des bactéries, la circulation se produit même lorsqu’elles ne sont pas contraintes à un seul itinéraire mais peuvent se déplacer dans plusieurs directions.
Quels sont les facteurs qui créent un embouteillage
« Nous sommes tous tristement conscients du fait qu’une densité excessive de voitures sur une route provoque des embouteillages », écrivent les auteurs de l’étude. Et c’est précisément la densité, c’est-à-dire combien de voitures se trouvent dans la même portion d’espace, qui augmente les chances de rester coincé dans la circulation. Il en va de même pour les colonies de bactéries. La haute densité des véhicules (ou des bactéries) réduit les espaces entre eux, augmentant ainsi la possibilité d’interaction et donc de créer des ralentissements.
Un deuxième facteur qui contribue à la création de la circulation est les entrées et sorties fréquentes de l’itinéraire, comme lorsque plusieurs voitures s’engagent sur une autoroute ou lorsqu’il y a des changements de voies fréquents. Cela, combiné à l’inertie du comportement des conducteurs qui réagissent avec un léger retard par communiqué aux changements de vitesse en réponse aux véhicules qui les précèdent, entraîne inévitablement une réaction en chaîne de freinages qui peut finalement provoquer un blocage de l’autoroute.