运输的基本机制实际上非常简单。 汽车就像一群鸟。 当路况良好时，车辆可以自由变换车道，无论速度如何，都不会造成麻烦。 所有汽车都将彼此保持安全距离，同时仍以驾车者预期的速度行驶。 这称为“自由流动”。 但慢慢地，随着越来越多的汽车进出高速公路，每个司机都需要踩刹车来保持距离。 后面的司机也做了同样的事情，像沙丁鱼一样挤在一起的汽车开始刹车。

  同时，由于车辆无法忍受拥堵而频繁变换车道，所有可用的空白都将被填补。 交通不再是自由流动，而是陷入不稳定的运行模式，导致交通进入例行走走停停的模式。 更糟糕的是，一旦人被卷入其中，就很难摆脱。 即使车辆避开了前方的交通拥堵，它的行驶速度仍然会比后面刚刚加入车流的车辆慢。 正如交通拥堵研究领域的先驱凯·纳格尔所指出的：“交通拥堵一旦形成，就相当稳定。如果未来几个小时内交通流量没有明显变化，拥堵就不会得到缓解。” 一点也不……”

  至于交通拥堵的根源，争论的一方是物理学家，他们指出，高速公路上车辆的运动类似于沙子流入玻璃管——沙子突然堵塞并停止流动。 物理学家认为这种“自发堵塞”在现实世界中也存在。 争论的另一方是交通工程师，他们坚持认为每次交通拥堵都是由某种障碍或瓶颈引起的。

  这场争论引起了广泛关注。  2000年6月14日凌晨，伯克利交通研究所的工程师在旧金山附近的拉斐尔大桥上进行了实验。 这座桥长 5.5 英里，每个方向都有两条车道，但没有入口或出口。 工程师把一辆要测试的汽车放在桥上。 根据指示，汽车行驶速度比平均速度慢。 结果，影响立刻就显现出来了：很多人没有按照规则换车道，还有人逆向行驶。 车辆的持续流动会在交通中造成明显的“凹痕”，这被称为“逆流而行”。

  高速公路上的瓶颈造成如此多麻烦的原因之一是它们导致不同车道上的车辆以不同的速度行驶。 最终，驾车者变得越来越不耐烦，并得出结论：变道会更快。 也就是说，高速公路每条车道的实际承载能力比单车道高速公路低10%左右。

   一旦道路变得拥堵，驾驶员之间的协调就变得更加困难。 每个司机都必须预测其他人会做什么，这种预测可能会导致反应过度，而随时准备踩刹车的司机会减慢整个交通的速度。 此外，由于驾驶员对交通状况没有清晰的宏观印象，他们的大部分决策只是随机行为。 驾车者并没有像鸟类那样优雅地、有规律地运动，而是自发地形成了导致交通拥堵的“无组织模式”。

  高速公路上的合作如此困难的原因在于驾车者的多样性。 多样性对于做出良好的决策是必要的，但有时它会使解决协调问题变得更加困难。 反过来，我们可以问：如果缺乏驾驶员多样性，同质的性能能否解决交通拥堵问题？

  1997 年 8 月，加州公路项目的一组研究人员借用了圣地亚哥附近一段 7.5 英里长的州际公路，试图找出这个问题的答案。 研究人员驾驶了八辆改装汽车，这些汽车配备了价值数十万美元的设备来实现自动驾驶，并使用无线电通信工具来保持相同的速度。 车队在护航条件下出发，距离为21英尺。 因此，它们在行驶过程中保持完美的同步性，因为驾驶者反应引起的延误是不存在的。 在为期四天的测试中，车队以每小时 65 英里的速度行驶了数百英里，船上载有真正的乘客，没有发生一起事故。 这就是理想的、高度组织化的高速公路的样子。