工程为何会垮塌？

（文 / 小贝）

( 亨利·波卓斯基 )

1907年，魁北克在建的横跨圣劳伦斯河的悬臂桥垮塌，造成75位工人身亡。这起事故是人为错误造成的：设计师没有算准结构的重量；现场工程师没有注意到钢铁承受了过高的压力；首席顾问工程师派了没有经验的同事去负责。

亨利·波卓斯基在《宽恕设计》中说，圣劳伦斯河事故的一个结果是，加拿大的工程师们决心确立更高的标准，为年轻工程师设计了誓言，以及戒指仪式，授予年轻工程师的戒指是用大桥垮塌下来的铁梁铸造的。仪式上敲七次铁砧，象征着把铆钉敲到底，然后朗诵吉卜林的诗《断裂应变之歌》，开头几句是：“教科书上仔细的尺寸（建造者都要明白！）材料能够承受负荷、冲击力、压力。所以，当被压垮的大梁导致嘎吱嘎吱的大桥垮塌，失败、谋杀的指控将落在人身上，不是材料——是人！”

波卓斯基是美国杜克大学结构工程师、土木工程学教授，著有《设计：人类的本性》、《铅笔：设计和环境史》、《牙签：技术和文化》。他上世纪60年代就读于伊利诺伊大学，读研究生时他经常在理论和应用力学实验室做实验。实验室有一个巨大的天井，放着一台能施加300万磅压力的实验机，用于把金属、石头等材料压垮。实验即将开始时，会响起警铃，警告实验室中的人，即将有某个东西断裂，断裂释放出的能量会发出爆炸般的声响，实验机受到的反冲会令整个大楼震动。这台实验机随时准备着施加压力，去证实或反驳理论预测。它是相互竞争的理论和想出矛盾的预测的最终裁判。如果你想搞清战后的美国怎么就成了设计、工程和制造的中心，草原边大楼内的这台机器以及站在它旁边、拿着计算尺的博士后们就是一个明显的标志。“忘掉虚拟、后现代、数码和像素吧，这只压垮水泥柱的怪兽在探索最真实的世界中事物的原理。”

1985年，波卓斯基出版了《设计：人类的本性》一书，书中集中探讨了跟人为因素无关的工程上的失败。20多年后，他在《宽恕设计》中集中探讨人与机器的互动。研究金属、玻璃和水泥的意义是有限的，因为用它们建造的东西都是人设计、建造和维护的，因此它们必定会出问题。“你可以阻止失败，但除非你把技术冻结在目前的阶段。一切之后的东西都要设计、制造得跟被证明成功的东西一样。但工程就是要不停地进步，哪怕必然会带来失败。”

在建造华盛顿州的塔科马海峡吊桥时，考虑到当地人口少、交通流量小，为了让桥梁看上去很漂亮，设计师只设计了两条车道，桥很长，但桥身又窄又轻又浅。1940年通车4个月后，大桥开始在风中摇晃，最后垮塌。幸运的是，没有人死亡，只有一只被困在汽车中的狗不幸丧命。往返于西弗吉尼亚银桥的人就没那么幸运了。1926年，设计师设计的这座桥能承载1500磅的汽车，没想到到1967年汽车的重量增加了两倍，大桥突然倒塌，造成46人丧生。

( 《宽恕设计：理解失败》 )

除了桥，波卓斯基还讨论了吊车、上海的大楼、新奥尔良的大坝、航天飞机的事故。一再发生的工程事故表明，经验的积累、技术的进步并没有阻止事故的再次发生。这是为什么呢？他解释说，这不是由于设计师的自大、工程承包商的腐败、工人的粗心、政府部门的削减成本，而是跟我们看待世界、感知历史的方式有关。每当有大型工程垮塌时，我们都会立刻去指责设计缺陷。但波卓斯基说，我们要到设计之外去找原因。被设计的东西会被忽视、被错误使用和错误操作。“我们建造了越来越大以及越来越小的东西。但失败不只是大小造成的。‘二战’中开裂的船不是最大的船；1940年在风中垮塌的桥不是世界上最长的桥；在我们膝盖上死机的电脑不是最快的电脑。失败无处不在、很平凡，既出乎意料又在意料之中。”

1979年，墨西哥湾一口油井爆炸，导致原油泄漏。今天几乎没人记得这次事故了，虽然它预示了2010年类似事故的发生。在1979年的事故之后，采油行业加强了管控，增加了新的预警措施，但随着成功的钻井记录的增加，钻塔和油井运作开始松懈，造成了事故的再次发生。波卓斯基说：“这两起不幸的事故相隔大约30年，这并非偶然，因为30年刚好是一代工程师和一个行业的技术记忆的跨度。”我们都会从错误中学习，但问题是我们传给下一代的不是错误本身，只是教训，以及吸取教训的过程。 垮塌工程为何