Pourquoi une foule dense se met parfois à osciller

À Pampelune, des mesures de foule révèlent qu’une densité critique peut faire émerger des mouvements orbitaux coordonnés. Un modèle explique le rôle du confinement et d’une friction particulière.

Dans une foule compacte, les personnes ne peuvent plus choisir librement leur trajectoire. À Pampelune, des mesures réalisées pendant plusieurs éditions des fêtes de San Fermín montrent qu’au-delà d’une densité critique, des groupes de centaines de personnes peuvent se mettre à tourner ensemble, sans signal extérieur qui leur dicte ce mouvement. Ce phénomène, étudié par des physiciens, ne ressemble ni à une simple poussée ni à un balancement d’avant en arrière.

Une transition repérée à Pampelune

L’équipe de recherche a observé la foule rassemblée sur la Plaza Consistorial avant le lancement du Chupinazo, la cérémonie qui ouvre les fêtes. Les observations ont été répétées en 2019, 2022, 2023 et 2024, depuis des points en hauteur ; certaines mesures reposent toutefois uniquement sur les données de 2022, 2023 et 2024. La place, d’environ 50 mètres sur 20, accueille chaque année plusieurs milliers de participants.

Les chercheurs ont suivi deux grandeurs : la densité, c’est-à-dire le nombre de personnes par unité de surface, et la vitesse des déplacements à différents endroits. La densité moyenne augmentait à mesure que la place se remplissait, mais elle ne décrivait pas toute la situation : certaines zones locales étaient bien plus serrées que d’autres.

Dans leurs mesures, les fluctuations du mouvement changeaient nettement lorsque la densité atteignait environ 4 personnes par mètre carré, avec une incertitude de 0,5 personne par mètre carré. À partir de ce seuil observé, les déplacements collectifs devenaient plus marqués et plus organisés. Il s’agit d’un résultat propre aux conditions étudiées, pas d’une frontière universelle permettant de classer toutes les foules ou d’un repère de sécurité à appliquer sur le terrain.

Un détail compte pour comprendre ce qui se passe : l’ensemble ne se met pas simplement à avancer plus vite. Les chercheurs ont constaté que l’orientation des mouvements se coordonnait à grande échelle, tandis que la vitesse locale ne suivait pas le même rythme régulier. Autrement dit, la foule peut changer de direction de façon collective sans que chaque personne accélère et ralentisse ensemble.

Des trajectoires en orbite, pas un va-et-vient

Dans le régime dense, les oscillations ont une période d’environ 18 secondes. Le mot « oscillation » peut faire imaginer une masse qui se balance à gauche puis à droite. Ce n’est pas ce que décrivent les trajectoires mesurées : les personnes suivent des mouvements orbitaux, en tournant autour de zones de la foule. L’orientation du flux collectif évolue périodiquement, mais son intensité ne présente pas la même oscillation régulière.

La distinction sépare ce phénomène des vagues de ralentissement et de redémarrage observées dans des foules qui avancent principalement dans une même direction. Elle le différencie aussi des tourbillons entretenus par les participants de certains concerts. À Pampelune, les chercheurs décrivent des circulations qui émergent dans une foule confinée, sans direction commune imposée de l’extérieur.

Cette organisation est dite « chirale » : le mouvement possède un sens de rotation. Le terme ne suppose pas que chaque personne décide consciemment de tourner, ni que toutes suivent une trajectoire identique. Il désigne une propriété collective du mouvement observé à grande échelle.

Pourquoi la friction peut produire un mouvement de côté

Pour expliquer cette dynamique, les physiciens ont construit un modèle mécanique. Il ne consiste pas à prévoir séparément le choix de chaque piéton. Il cherche plutôt à décrire comment des interactions et des contraintes locales peuvent produire un mouvement collectif, comme les modèles de fluides expliquent certains écoulements sans suivre chaque molécule.

Dans une foule très serrée, les personnes se soutiennent et se poussent mutuellement. Les murs limitent les déplacements, tandis que le contact des pieds avec le sol exerce une friction. Dans le modèle proposé, cette friction n’agit pas toujours comme un simple frein opposé au mouvement. Combinée au confinement et aux contraintes entre personnes, elle peut contribuer à dévier le mouvement vers le côté. Les auteurs appellent « friction impaire » cette réponse particulière, qui ne se comporte pas comme une friction ordinaire dans les modèles les plus simples.

Une comparaison aide à situer l’idée, sans assimiler les deux systèmes : un électron soumis à un champ magnétique peut être dévié latéralement par la force de Lorentz. Le modèle des foules fait apparaître une déviation de côté dans un contexte mécanique collectif. Les personnes ne sont pas des électrons, et cette analogie ne décrit ni leur expérience ni leurs intentions. Elle sert à reconnaître une forme de réponse physique non réciproque, où la direction de la force ne se réduit pas à celle du déplacement.

Le résultat théorique relie cette réponse latérale au confinement : au-delà d’une certaine densité, le modèle produit une transition vers des mouvements tournants et coordonnés. Cette explication est confrontée aux mesures de Pampelune. Elle ne prétend pas que la foule se comporte comme une matière inerte : elle montre qu’il est possible de rendre compte de certaines propriétés à grande échelle sans connaître les motivations de chaque participant.

Une comparaison avec Duisbourg, pas une expérience contrôlée

L’équipe a également analysé des images publiques du début de la catastrophe de la Love Parade, à Duisbourg, en 2010. Les chercheurs rapportent des oscillations présentant des caractéristiques similaires à celles relevées à Pampelune, dans un contexte où la densité estimée était très élevée. Cette analyse vidéo constitue un point de comparaison avec un événement tragique, non une expérience que l’on pourrait reproduire en sécurité.

La différence entre les deux situations est essentielle. À Pampelune, les observations répétées portent sur une cérémonie dense mais suivie dans des conditions que l’étude décrit comme sûres. Les images de Duisbourg permettent d’examiner si des mouvements collectifs comparables apparaissent dans un contexte dangereux. Elles ne démontrent pas que toutes les catastrophes de foule obéissent au même mécanisme, ni que la densité seule suffit à en expliquer les causes.

Les auteurs avancent qu’un suivi des oscillations dans les images pourrait aider à repérer l’émergence de mouvements collectifs incontrôlés. C’est une piste de surveillance à évaluer, pas un dispositif de prévention déjà validé dans toutes les configurations. Les observations portent surtout sur un espace simple et confiné ; les rues aux formes complexes, les itinéraires multiples et les raisons diverses qui poussent les personnes à se déplacer compliquent l’analyse.

L’intérêt fondamental du travail est donc précis : il relie une mesure de terrain, une transition collective et un modèle mécanique qui explique pourquoi la friction et les limites de l’espace peuvent, ensemble, produire une rotation spontanée. Comprendre ce passage ne transforme pas une foule dense en système parfaitement prévisible. Cela donne toutefois aux chercheurs une manière de distinguer des mouvements qui, vus de loin, pourraient sembler confus, mais qui suivent ici une organisation mesurable.