我得承认，自己并没完全理解他的演示，却对眼前这种群体研究的高度抽象性佩服得五体投地。一不小心，我就暴露了自己的无知：“那些运动的小点代表鱼群，对吧？”没等他回答，我就建议他可以把单调的动画改得活泼些，比如将那些白色的小点换成彩色的小丑鱼图标。物理学同事闻言变了脸色：“不，这既不是鱼群也不是人群，这是概念，是各种具象的综合。”
他们的研究可以是高度抽象的。比如，有一天一个同事兴冲冲地要跟我分享他的最新发现。“你看这个！”只见他电脑屏幕的黑色背景上有几百个小白点四处乱晃，让我想起精子游动的画面。“微粒之间是平衡的。”他说。经过几步技术操作，这些“精子”突然开始围着一个中心点旋转，形成旋涡，令人联想起海洋深处的鱼群。“瞧！发生了相变。”他微笑着总结。
说回我的双向交通课题。1995年，德克·赫尔宾依靠数字模拟技术为这一课题带来了重要发展，他用黑底白点的抽象模型演示出，相向而行的两股人流能够像行军蚁方阵一样，自然而然地组织成几股人流，并行不悖。根据他的理论研究，行人的这种“自组织”能力能够优化双向交通，不需要任何外力干预。受他的理论吸引，我决定去大街上亲眼见证这一现象。
“人流中的一个行人与沙堆中的一粒沙子有什么区别？”一位同事有一回问我。“不知道。”我微笑着等待“脑筋急转弯”答案揭晓。然而这并不是一个玩笑，也没有谜底。相反，那位物理学者告诉我，这是个严肃的问题，因为在概念上人流与沙堆这两个系统非常相似。
打折日
就这样，在生物学家的世界里还没站稳脚跟的我，又进入了物理学家的世界，这迫使我重新思考一切。在苏黎世，蚂蚁、蟑螂和大鱼缸被写满方程式的黑板和超级计算机代替，有些实验室里甚至配备了一种专门用来不停摇晃米粒的机器。对，米粒，因为物理学家们也通过米粒堆积或沙粒堆积等非活性系统研究集体行为的性质。
我们的目标是观察在“自然环境”中的行人。这种环境实际上与大自然不沾边，更多的是沥青铺就的城市环境，比如一条广告牌林立的商业街。我们选择了波尔多市中心著名的圣卡特琳娜大街，大道又长又直，常年人流滚滚，绝对“自然”！
在寻找行人与这些群居昆虫的共同点之前，我先做了文献工作，寻找前人对行人行为的研究成果。一些物理学家为我提供了新思路。事实上，在大众研究领域，物理学家们占据了重要地位。其中，瑞士物理学家德克·赫尔宾（Dirk Helbing）是领域内的顶尖学者，如今在苏黎世联邦理工学院主持一个研究团队。他对我的项目感兴趣，表示愿意给予我资助，让我在博士期间到他的实验室工作上一年半载。
打折季的某个星期六下午，我和同事西蒙，就是前一章里提到的那位，来到波尔多市中心这条交通干道。超过一公里长的商业街上，人潮浩浩荡荡，迎面而来的和背向而去的人一样多，正是我们研究的双向交通。万事俱备，我们要做的就是爬到高处拍上几个小时。可如何找到一个制高点去拍摄整个人群？总不能把机器架在云中吧。最后是西蒙的妈妈索菲给了我们这个“上升机会”，她除了每天给我们供应本地著名点心卡娜蕾（Cannelé）之外，还联系了她的一位旧相识，就住在一栋临街公寓的三楼。我们因此得以在高约10米的阳台栏杆上架好相机，剩下的就是收集珍贵的实验数据了。
你可能会问，这些都很有意思，不过跟行人的流动有什么关系？关系就在于，这些布氏游蚁是双向交通方面的冠军。无数游蚁个体沿着它们的巨型猎食方阵，不停地在觅食地点和巢穴之间来来回回。2003年的一项研究表明，游蚁的双向流动极有条理。离开巢穴奔赴觅食地点的游蚁走两侧，背着猎物回巢的走路中间。这三条道路并行无碍，既避免对流拥堵，又能将运送猎物者保护在方阵中间，不被沿途受到食物吸引的掠夺者抢劫。那么，人类的行人流动能不能按同样高效的方式组织呢？
从圣卡特琳娜大街收集到的视频清楚揭示了如下模式：双向通行的人流分成两条。每个通行方向的人各占道路的一半，另一半让给与他们反向而行的人。这条自主形成的行人“高速路”极大减少了个体间错身让路的动作，因而提高了通行效率。而且两个方向的人流各自靠右行走，与我们以前观察到的单个行人靠右避让的规律完全吻合，事实上，单个行人的向右避让倾向促使人流集体选择同一方向，这一机制着实简单高效。
我曾在YouTube上发现过军团蚁袭击惊恐万状的行人的视频，事情就发生在阿拉斯加的小镇街道上。好在我过了一会儿便反应过来，这不过是1998年的恐怖电影《蚂蚁的袭击》中的一个场景。也是这种生物，在《夺宝奇兵》第四部里生吞了大恶人克罗奈尔·多乌申柯，救了哈里森·福特的命。斯皮尔伯格在这一幕上的特效还是费了一番功夫的。
我很惊讶，毕竟此前从未注意过这样的组织机制。要知道，这种巨大的行人“高速路”结构最长可绵延数百米，我为何注意不到它呢？原来，人流的空间维度之大往往让身处其中的个体无法察觉它，正所谓“当局者迷”。这就好像是人群自行决定了组织的方式，不必费心通知其中的行人。每个行人追随的是各自的动机，寻求的是当下的利益，没有人有意识地组织这条人流双向“高速路”，集体组织的形成纯属巧合，是一种行人避让行为的附加效应。这种个体的行动意愿和群体的实际行动之间形成了鲜明的对比，我在后面的章节会详细讲述。
游蚁方阵的士兵们个个拥有锯齿状的强健下颚，一旦咬住猎物，绝不松口。一些南美部落甚至用它来缝合外科手术创伤。此项技术也很简便，只需把一只愤怒的蚂蚁放在伤口边缘，等待昆虫咬住伤口，合上双颚，然后揪掉它的脑袋，留下大颚紧紧扎住伤口。这项技术如此天然而高效，有潜力风靡各家穿孔店。
我们决定继续挖掘这类自组织。它到底是怎么形成的？可能的影响因素有哪些？只有实验能带给我们答案。我第一个想到的方案很简单，也完全不可行。我想的是打造一条长达百米的实验走廊，在其中放上几千个行人被试，让他们面对面行走。这种设想在理论上可行，但从设备和后勤角度来看，我还得另想办法。
我的动物生物学同行谈起它时无不充满敬意。这种节肢动物以极端恐怖的攻击性闻名，令亚马孙丛林内所有的小型动物闻风丧胆。当它们处在饥饿中时，就会发动令人印象深刻的觅食远征，被巴西人称为“侵略”（marabunta）：数以千万计的饥饿蚁群排成长达200米、宽至数米的古罗马方阵，所过之处，寸草不留。从甲虫、蝎子、蜥蜴到小型哺乳动物，凡是能吃的东西都会被它们千刀万剐，切成碎块，然后被带回巢穴，变成美餐。
那怎么办呢？灵感总是来自不经意间。2009年初，就在我们正冥思苦想这个问题时，一个与此毫不相干的事件令整个物理学界心潮澎湃。世界上最大的大型强子对撞机开始运行，这个由欧洲核子研究组织为研究核能而制造的庞然大物给了我们探究微观世界的无限可能。我们都知道物质由原子构成，原子的直径在几十到几百皮米之间，可谓微乎其微。一个小小的针鼻大概能容下几千万个原子同时穿过。那么原子里又有什么？质子。质子里呢？夸克。那么夸克里呢？好了，为了让物理学家们能继续玩这个俄罗斯套娃游戏，大型强子对撞机应运而生。它以每秒近30万公里的速度推动质子间对撞，高速对撞产生的力将其破坏成更小的碎片，由此，科学家们得以解析质子内部的奥秘。
上一章所讲的走廊里的行人实验，不过是我研究计划中的第一步。接下来，我应该逐步扩大研究群体的规模。我的第二个项目不再研究两个行人之间交错而过，而是方向相对的两股人流的交错而过，类似于商业街上常常出现的场景。在为这一主题查找资料的过程中，我见识了著名的“布氏游蚁”（Eciton burchellii），也就是行军蚁。
物理学家们并没有用笔直的管道，而采用了环形容器使粒子在其中反向长距离高速旋转，接着让它们高速对撞。这一点就值得行人研究借鉴。我们能不能设置一个环形走廊，让两股人流像粒子那样互相穿行而过？一组行人需要沿一个方向在走廊上绕圈，另一组则走相反的方向，最后形成互不干扰的双向交通。当然，行人对撞并且撞个粉碎的风险基本可以忽略不计。
一句话，对于我这样一个前信息工程师来说，这地方多少有点令人费解。我除了养过拓麻歌子——20世纪90年代风靡青少年的电子宠物小鸡——以外从未养过任何一种动物。当然，这些乍看惊人的事情都有严肃的目的：蚁穴探险是到树林中去捉蚂蚁以更新实验室储备，而给昆虫肚皮上涂颜色是为了分辨它们在群居生活里的分工。对我最有意义的是，我渐渐明白了人群与这些动物群其实并没有那么大的区别。无论是行人、蟑螂，还是羊，都是同属“群体行为”研究的不同视角。
实验室中的有序与无序
有一天，一个和善的小胡子同事来找我。只见他脚蹬塑料高筒靴，头戴卡其色阔边帽，肩上扛着一把铲子：“我们这就要去蚁穴探险，一起来吗？”我压根儿想象不出来这类探险的性质，他们要用铲子把校园里的蚁穴都挖出来吗？还有一回，我办公室邻座的同事花一整天时间用极细的画笔给他的昆虫腹部上涂颜色。“这样才能分得出它们。”他简单解释道。他是不是还给它们起名字啊？
本章开头描写的实验场景就是这么来的。经过十二三个研究人员6个月的准备，60名被试终于头戴微型传感器，在巨大的环形走廊里各就各位了。指令很简单，他们中一半的人应该按顺时针方向走，而另一半按逆时针方向走。实验开始时，两队人在走廊里混成一堆。他们会在我们眼前自动形成一条行人“高速路”，从一开始的混乱中重整秩序吗？
不过生物学实验室的环境有时会令人狼狈不堪。比如我逐渐意识到，如果早上到实验室的时候发现一只蟑螂趴在自己的电脑键盘上，不必惊动后勤卫生部门，应该立即向实验动物饲养处的负责人报告：发现一名“研究对象”潜逃！负责人就会迅速赶到，控制“逃犯”，并不失时机地逼着我听他分享他的专长，“这是一只德国小蠊（Blattella germanica），蜚蠊目，性喜群居，经常数百只地聚集在潮湿炎热的地方。”好，明白了，能不能赶紧把它从我的办公室带走？
众目睽睽之下，我爬上椅子发出号令：“各就各位，预备，走！”
我是在图卢兹的一个生物学实验室开始读博的。那里的同事们研究群居动物的集体行为。研究对象有羊群、鱼群、昆虫群、椋鸟群，甚至蟑螂群……简单来说，他们每个人都有自己最爱的动物。餐歇的时候，这里的自我介绍通常是这样的：“我搞蚂蚁，他搞蜜蜂，后面那个小姑娘，她搞毛毛虫。”轮到我了，我怯生生地试着用同样的句型回答：“我是搞行人的。”这听起来不那么好听。所有人里只有我不研究动物种群，而且我之前的信息工程专业背景也显得不大合群。总而言之，我必须理解和适应我的工作环境。
最初的瞬间是一片混乱。“对不起”“借过”“您让一让”……被试们十分尴尬，努力朝我们给定的方向前进。逐渐地，同一个方向的行人开始连成串。只花了短短30秒，转变突现，同方向的行人连成一线，出现了一条行人双向高速路。走廊被不同方向的人流分成两半，秩序刹那间战胜了混乱！我绷紧的神经终于放松下来，感觉良好地凝视着眼前两股人流在巨型环状走廊内双向流动，犹如紧紧咬合、润滑良好的巨型齿轮。
跨学科的好奇心
不幸的是，这美妙的集体和谐没有持续太久。我注意到，一名急性子被试为了走得比别人快而突然变道“超车”，结果跟对向人流迎面相撞。一系列连锁反应随之发生，人流在短时间内乱成一团，直到这一组实验时间截止。
摄像机发出刺眼的红光，与走廊墙上的蓝灯对比强烈，让现场看起来很有未来感。即便克鲁尼和罗纳尔多不在，场面本身也足够震撼。我是怎么走到这一步的呢？
第二轮实验发生了一模一样的逆转：头30秒过后，行人双向高速路形成，随后又重新乱作一团。这套场景重复了数次。有时，试图“超车”者只引起了轻度的混乱；有时，秩序土崩瓦解之后终又重现。事实上，我们通过这一实验展示了行人流动的不稳定特征，并借助数字模拟技术确定了不稳定性的根源：行人步速的差别。在步调一致的同质化人群中，双向高速路不仅能够形成，而且会一直持续。相反，在一个既有急脾气又有慢性子的多元化人群中，双向高速路则会阶段性地形成，瓦解，重现。因为永远是走得最慢的人在决定人流的节奏，而走得快的人总是被挡在后面。走得快的人一旦不耐烦，就想“超车”，由此引发的蝴蝶效应导致群体中的一部分秩序崩塌。结果，想要超前一步的行人拖慢了所有人前行的速度。
实验室的入口处就让人印象深刻。在大厅中间，巨大的环状走廊占据了视野中心。旁边是十几台电脑，可以让我们实时监测现场情形。在它上方2.5米高的地方悬着12只红外线摄像头巨眼，这些高科技设备俯视全场，记录几百只放置在被试肩上的微型传感器的移动路径。这和电影《地心引力》里捕捉乔治·克鲁尼动作的技术或足球游戏中将克里斯蒂亚诺·罗纳尔多脚下动作细节数字化的技术是一样的。这些机器会以厘米级别的精确度识别、定位、记录受试行人的每一个动作。无休无止的手动数据整理时代从此终结！现在是科技替我们做苦工的时候了。
蝴蝶效应堪称某些物理系统的标志性特征，以大气流动为例，不管多小的扰动都可能逐步扩散以至于撼动整个系统。同理，最后一粒沙的重量足以导致整个沙堆的崩塌。我的物理学者同事后来表示：“我不早就跟你说过吗？人流和沙堆挺像。”他确实言之有理。
几十张陌生的面孔迅速占据了接待大厅。“那个行人的什么实验，是这儿吧？”“实验过程中我们要做什么呀？”“穿高跟鞋行吗？”“这红灯是什么？”喧闹之中我不知道该先回答谁才好，而新的人流还在不断涌进来。被试需要逐一填好问卷，在协议上签字，戴上实验装备，然后跟随指引转入主实验室。我的同事们东奔西跑，乱得好似热锅上的蚂蚁。
沙堆？蚁群？大众研究到底属于物理学还是生物学？围绕这一问题，我的研究再一次出现了意想不到的逆转。
三三两两，未来的被试们汇聚到了雷恩大学博略校区集合点。尽管早晨在大学餐厅里吃了一口，此刻我还是感到自己的胃揪成了一团。早餐菜单不大讨我喜欢，但主要还是今天要启动的实验的规模使我食欲全无。实验涉及60名被试和价值几千欧元的设备，来了一个记者团队和十二三个同事。这阵势可容不得半分差错。