本文作者:ccyou

我住在美国的西雅图，每天上下班大约花45分钟（情况好的时候是这样；有时候单程都要2小时）。这给了我大量的时间观察去往来车辆的有趣模式。无聊使我把车流幻想成汩汩流水，而一辆辆的车则是巨大的水分子。很多个月过去了，我渐渐意识到这不是幻想。为什么我从来没有注意到明摆在那儿的“交通流体动力学”呢？就这么着，我开始用我的车去“刺探”车流——观察终究会走向试验，对吧？作为“业余交通动力学家”，能做的事情可多了。不过，先来看一些基本的现象。

神秘的拥堵

你有没有遇到过这种情况，你在州级高速路上开着车，突然路就堵起来了，你一寸一寸往前挪，等着看前面出了什么事故，末了还骂上两句那些好从车里探出头来看热闹的人，正是这些家伙造成了堵车。但不一会儿你前面的车辆都飞速向前驶去。车不堵了，没有事故、没来警车，什么都没有。究竟发生了什么事情？啥都没有为什么会堵车？从后视镜里望去，你后面的那些倒霉司机还被困在那里。究竟是什么造成了这一神秘的拥堵呢？

在经历了多次这样的无形事故以后，我得出了下列结论。为了便于理解，不妨想象你正直升飞机上俯瞰整个车流。

图1：出事故以后，车辆在后面排成一列。

在（图1）中，我画了一条单行道，一起事故以及一长串堵在出事车辆后面的车。其他的车从左边开过来后也停下来等着。假设出事故的车（红色表示）只是临时停在那里，它有可能只是在冰上打了一下滑。当红色的车开走以后，会发生什么情况呢？

图2：车流渐渐在后面“聚集”起来

在上面的（图2A）中，障碍物被挪走了。但不是所有的车都能往前，因为大多数车都被困在停止的车后。（图2B）显示的是过了一会儿的路况，（图二C）则是再往后一会儿的。注意（图2A）中橙色的车，看看它是如何在平面中变得不堵，然后开始往前进的。与此同时，（图2A）中红色的车靠近过来，被淹没在堵住的车流里。

移动的拥堵波

事故车辆被移开以后，似乎没有理由会继续堵车。但实际上堵车还会继续。原因很简单：如果我停在一辆停着的车后面，那么我没有办法往前开，等在我后面的车也一样。所有被堵住的车都是这样一个情况。即使造成堵车的障碍物没有了，大家仍然处于静止的状态，因为如果要开车，就得所有车辆在同一时间一同启动。司机不会这么做，因为他们每个人都在等着前面的那辆车启动。如果我被堵在车流里，就算我想往前开，空间也不够，我会撞上前面的那辆车。其他人的想法也跟我一样，所以没有人会动。

当我面前那辆车开走时，我仍然不能瞬间加速，因此我会停上片刻。我必须留出一定的空闲。要是我突然加速，和前面的车就靠得太近，会很不安全。每辆车都会等一会儿再发动，这使得“堵车”从距离事故现场的那端开始，逐渐向下游扩散，直至消失不见。

从（图2A）开始看起，车辆依次脱离拥堵。（图2B）当中，拥堵波已经从事故现场移开，在（图2C）和（图2D）中已经离开很远了。但有意思的是：虽然车是从左往右开，但“蒸发波”的运动方向却是相反的，它从右向左（※此处已更正）逐渐扩散到车流里面。

还有一点很重要。虽然有些车还停着，但是还有更多的车在一辆一辆地在后面拥堵起来。就是移走了事故车辆的残骸，还是会有越来越多的车“聚集”到车流的后面。被堵住的车流就像一个固体，前端在不断蒸发，后端却在不断结晶。汽车是从左往右开的，但是观察静止不动的车辆的这个整体：静止在慢慢往上游挪动，与汽车运动的方向相反。事故没有了，却留下了一串运动的拥堵车流。这不是堵车，而是一个通过“汽车载体”传播的冲击波。它是血管里的交通血栓，不停游走的交通堵塞。

并不是出了事故才出现了拥堵波

这些运动的拥堵波在交通高峰时很常见。并不一定要有事故了才会出现，有时候只是很小的摩擦——超一下车、在施工现场合并车道，或者只是从匝道上开进来一辆车——都有可能形成这样的波。用交通工程学的行话说，这些都可以造成高速公路上的“事件”。你为了看热闹而把速度放慢一点，可能制造这样一个波。每次你为了从下一个出口离开高速公路减速并道时，也会制造这样的波。

有时，它们完全是凭空出现。像海风吹起的海浪，或是飘荡的旗帜上的波纹，就这么从穿行的交通中“冒出来”。这就是非线性动力学当中所谓的“自发现象”。

在事故现场清理以后，“拥堵波”还会持续多久？它的生命周期取决于车流量的大小和被困在拥堵里的车辆数量，但有时这些东西可以持续上很多个小时。当车流量较小的时候，拥堵可能一会儿就衰减不见了。但如果车流量一直很大，那么拥堵波根本就不会消失。此外，如果条件适当（“结晶”的速度比“蒸发”快），那么哪怕只是一个很小的波，也有可能越变越大。这有点像往一瓶过饱和溶液中滴一滴晶种。当车流量大且不怎么稳定时，一个司机就可能导致整个交通都冻结。

所以，下次你上下班遇到堵车时，把它想象成一股向你的汽车袭来并将其吞没的压力波。把堵车看成是一个简单的生物，由汽车而非分子构成。不要气馁，期待这条结晶变形虫过会儿就把你的车从它里面拉出去。