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家具是最古老的被设计用来在非常确切的环境中承担非常明确的承载量的无生命工程结构之一。当家具的实际用途超过它的预期目标时，我们并不惊讶于它的损坏，我们会责备乱用家具的孩子但不会责备家具的设计者或受虐的家具本身。一个椅子必须要承担一个人坐时的重量，但是它可能不会在某个沙龙中的一次争吵中存活下来。儿童床是用来支撑一个静躺的儿童的，小摇椅只能用来支撑一个学步的小孩。但是如果儿童把床当做蹦床一样剧烈地使用，那么人们不会认为床体的坍塌是因为设计的缺陷，当一个更重的小孩把摇椅当做跳板而使其断裂时，人们也不会怪罪于摇椅本身。椅子的扶手和凳腿，床的床头和床腿，就像它们要为之服务的人一样，不可能像人们期望的那样牢固无极限。
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《鹅妈妈》如人类历史一样充满了结构事故。这些童谣承认人类建造的物体存在强度上的限制就如同童话故事承认人类本性上的缺点一样坦然。《金发姑娘和三只小熊》的故事告诉我们，我们是怎样从工程成功走向失败的。就金发姑娘的体重而言，熊爸爸的椅子太大太硬，没有弹性，很明显金发姑娘没有意识到她的信心是来自于所有坚固的摇椅。接下来，金发姑娘又试了试熊妈妈的椅子，也许是因为它是用一种更轻的木头建造的吧，熊妈妈的椅子虽然没有那么大但是更柔软。然而金发姑娘觉得这个椅子太柔软，靠在垫子上太易弯曲。可它却足以支撑她的重量。至此，与“弹性”和舒适这些标准相比，牢固就变得不那么受到关切了。寻找一个舒适的椅子分散了金发姑娘的注意力，付出的代价便是足够的牢固强度。最后金发姑娘来到了熊宝宝的椅子前，与熊妈妈的椅子相比熊宝宝的椅子明显更硬却也更易损坏，但是金发姑娘没有去理会它的安全性，因为她的经验告诉她所有的椅子都是经过超安全设计的。起初，这个最小的椅子看起来“刚刚好”，但是无论是椅子还是高架行人路，所有的结构设计都有极限，结果这个椅子在金发姑娘的使用之下突然倒塌，把她摔到了地板上。
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椅子的坍塌并没有使金发姑娘在接下来选床的过程中去特别关注它们的结构完整性。当熊爸爸的床太硬，熊妈妈的床太软时，金发姑娘似乎并没有把选床和选椅子联系到一起。她发现熊宝宝的床“刚刚好”，她在床上安然入睡，完全不担心她身下的床岌岌可危。这个童话故事含蓄地教给作为孩子的我们一件事情，那就是我们可以无忧无虑地生活在这样一个结构成功与失败看上去变幻莫测的世界之中。虽然金发姑娘可能会因为损坏了熊宝宝的椅子而有些担心，但是她并不担心所有的椅子和床都会断裂。布鲁诺·贝特尔海姆认为金发姑娘和三只小熊的故事缺少一些真正的童话故事所拥有的重要特征，因为这个故事没有修复没有抚慰，矛盾也没有得到解决，金发姑娘从三只熊的家中跑掉也不是真正的完美结局。但是那张床没有坍塌，所以在结构上这也算是一种修复和安慰吧，因此这个故事也有一个结构上的完美结局。
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如果金发姑娘的故事展示了结构产品的使用者是如何因为过高估计产品的牢固度而苦恼的话，《三只小猪》的故事便揭示了设计者是如何低估了结构体在非常时刻，或者用现代的委婉词叫在承受极度承载量或假设出现意外的状态下的坚固度。我们回忆一下，三只小猪都有一个同样的目标：建造一座房子。在它们开始建造之前，猪妈妈毫无保留地警告它们，它们的房子不仅要为小猪们遮风挡雨，还要能够承受大灰狼可能对房子实施的任何极端攻击。
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三只小猪都意识到它们的房子必须要将大灰狼档在门外，但是在大灰狼的攻击猛烈程度上它们看法不同，有些小猪更愿意用最少的时间把工作对付了了事，而剩下的时间拿去玩。每个小猪都对房子的坚固程度做了不同程度的评估，每一只小猪对于在建筑的材料的坚固度上可以牺牲的时间都得出了不同的结论。每只小猪都认为它建造的房子已经足够牢度，这一点在前两只小猪的歌舞“谁害怕大灰狼” 中可以得到证明。它们认为它们的房子已经够安全了，它们那个正在建造砖房的弟弟高估了狼的攻击力，过度地设计了它的房子。最后，当第三只小猪的房子竣工时，它们这三只小猪一起跳舞歌唱它们的自信。只有大灰狼最后那猛烈的攻击才证实了第三只小猪的正确性。如果大灰狼只是一个鬼怪,那么这三座房子可能会屹立很多年，前两只小猪的错误也永远不会被证明。
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因此，童年时期的歌谣、谜语和童话已经将工程学介绍给了我们。从哪怕是歌唱结构事故也能安慰我们的催眠曲到告诉我们可以建造甚至能够抵挡大灰狼建筑的童话，我们学会了工程学的基本原理和它的人本思想。
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我们自己的身体，我们语言的口头传统，我们的童谣，我们玩积木和沙子的经历，都让我们习惯了结构失效是人为状况的一部分这一观点。因为我们似乎事先已经做好了准备，至少在情感上我们已经预料到桥梁、大坝、建筑和船只偶尔是会坏掉的。但是我们似乎并不屈从于重要的工程结构会和我们一样有寿终正寝的一天这种想法。不知怎么的，就像会忘掉他们童年的成年人一样，我们希望我们的建筑能够发展成为不朽的作品而不是错误。无论是工程师还是非工程师，作为人类，他们都希望他们的创造能够异于常规。这似乎也并不是不现实的志向，因为与人类相比，钢铁与石头制成的骨与肉看似能够永恒。
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设计，人类的本性 当 我想向学生们介绍工程学中疲劳这一概念时，我带了一盒曲别针到教室。在学生们面前，我拉开了一个曲别针的夹舌，然后开始反复地来回折，直至把它折为两段。我告诉学生，这就是由疲劳引发的破坏，并指出将曲别针折断需要来回移动的圈数不仅取决于曲别针的坚固程度，还取决于我折它时所使用的力度。正常使用曲别针夹几张纸时，比如把它们夹在纸上或者从纸上取下来，它们大概能够承受数千或数百万次轻度的开合，因此我们很少会碰到它们断掉的情况。但是当曲别针的夹舌被拉开得过大，就像我们要用它们夹住一整本书时，可能仅仅10或20次的反复开合就会使它们濒临被折断的边缘。
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说完，我给每个学生发了大约半打曲别针，让他们按照我做的那样尽可能大幅度地折这些曲别针直到把它们折断。当学生们开始这项低成本的实验时，我在黑板上做好准备以便记录折断每个曲别针所需要的弯曲数。当学生们喊出数字时，我把它们标在被称为柱状统计图的条形图上。这些数字都清晰地落在一个钟形正态分布曲线的下方，这一曲线标示出实验结果的统计分布情况。随后我引导学生们解释，在折曲次数相同的情况下不是所有的曲别针都断掉的原因。同学们在两大主要成因上意见一致：不是所有的曲别针都具有同等的强度，并不是所有的学生都用完全相同的方式折曲别针。这样，学生们立刻就意识到金属的这一疲劳现象，以及由金属疲劳引发的破坏不是可以精确预见的这一事实。
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日常生活中许多恼人的小事都应归因于反复使用引起的可预见性损坏（但不全是这样）。鞋带和灯泡，还有其他类似的物品好像会突然之间在我们最不方便的时候给我们增添麻烦。他们会在看上去不比平时经受过数百或数千次的更为严重的情况下的坏掉或熄灭。一个持续亮了几十年的灯泡可能会被载入吉尼斯世界纪录，但是对于一个精通疲劳现象的工程师来说，这种成就并不引人注目。只有当那个灯泡在那几十年中每天都被点亮、关闭，才可以说它的耐力非凡，因为对灯丝的循环加热而非持续加热才是使其毁灭的根源。因此，由于疲劳效应经常变化，所以装在记分牌上的灯泡一个都没有熄灭的情况是很罕见的。
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孩子们的玩具特别易于疲劳破坏，这不仅是因为孩子们把它们置于近似无休止的使用状态之中，还因为厂商通常对玩具都不会进行超安全标准设计。制作一个十分结实耐用的玩具不但会使它太重而不易于孩子们进行操作，其成本也会高于它的仿制品。于是，在弹跳了很多次后橡皮球的接缝处裂开了，在街区附近绕了很多圈后，金属三轮车的焊接处断裂了，在多次点头表示赞同后，塑料玩具的头也掉了。
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甚至一款近几年最有创意的电子玩具在孩子们（和家长们）还没玩够之前也变成了机械疲劳的受害者。得州仪器的“说话与拼写”有效地采用了一款一流的微电子声音合成器。这个鲜红色的塑料玩具用一种熟悉的声音让孩子拼写来自玩具储存器词汇库中的某个单词。孩子用食指在键盘上费力地敲打字母，而后这些字母会出现在一个像计算器一样的显示器上。当孩子拼完一个单词后，按下回车键，玩具计算机就会告诉孩子他的拼写是否正确，当单词被拼错时，它会提醒孩子再试一次。“说话与拼写”的设置很先进，如果孩子在5分钟内没有按任何键，它就会自动关机，节约电源（它使用4节C型电池）。
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对于我儿子斯蒂芬“说话与拼写”带给了他近数百小时的美好时光，然而有一天回车键的塑料铰链断了。但因为斯蒂芬仍然能够把他的小指伸进按钮孔里激活这个键子，所以他继续享受着和这个虽然变丑了但却很聪明的玩具玩耍的乐趣。然而过了不久，E键坏了，紧接着是T键和O键。尽管他仍然使用这个玩具，但是不久键盘就变成了由丢失的字母和从吸尘器中找到再粘上的按键组成的迷宫。
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让我对这些损坏如此感兴趣的是英语中最频繁出现的字母和斯蒂芬的“说话与拼写”玩具劳损的按键彼此之间的密切联系。回车键第一个坏掉不足为奇，因为输入每个单词都要用到它，所以它的使用频率比其他任何字母键都要高。在7个最常见的字母中——按递减顺序，E，T，A，O，I，N，S，R——有5个（E，T，O，S和R）出现在首批坏掉的按键中。当我第一次在《技术评论》中记载这个偶然发现的有关疲劳现象的实验时，所有其他的字母键，除了P键和Y键这两个看似反常的损坏外，都完好无损。
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如果假设“说话与拼写”的所有按键都如制造程序所要求的那样被做得同样结实，可能如同把曲别针做成同一标准一样，甚至更一致，那么损坏的塑料按键一定是最被频繁使用的那些。常见英语单词中的字母出现率和损坏的按键之间的联系用事实证明了这种现象的确可能发生，而从反常地过度使用这个角度，那两个不应该损坏的按键也是可以解释得通的。因为我的儿子惯用右手，所以在猜单词拼法或者只是敲字母玩的时候，他可能会倾向于选择右侧的字母。由于最初损坏的字母键没有一个出现在“说话与拼写”最左侧的四纵行之中，因此这一癖好也就能够解释常用字母键A和N未受损伤的原因了。那个意外幸存下来的I键可能要归因于统计学上反常的抗力或者它未被一个合群的孩子充分使用（I“我”，合群的孩子不会总说我怎么怎么样，所以很少用I）。很少出现的P和Y这两个字母键的损坏可能表明了按键的统计弱势或者我儿子过度使用了它们。频繁拼写自己和他的猫的名字，Pollux，使他喜欢上了P这个字母，并且他很早就得知Y有时是一个元音。而且，每次一按Y键，“说话与拼写”就会问出孩子们最喜欢的问题——“为什么？”
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为什么玩具塑料按钮的疲劳会成为破坏我儿子最先进电子玩具的薄弱环节？——这正是理解工程设计的首要问题。为什么玩具的设计者们没有预料到这个明显的问题？为什么他们不使用比这款玩具的器件材料更为持久耐用的按键呢？为什么他们不解决疲劳问题，而使这个问题长时间制约着机械和结构设计的寿命？这样的问题和大桥坍塌或者飞机失事后被问及到的问题很像。不同的是大桥坍塌或者飞机失事会危及到数百人的生命，因此任何部分产生疲劳的可能性都可能会成为一个教训，而事故的受害者在这个教训中却学不到任何东西。尽管一个孩子玩具的损坏可能会让他伤心流泪，然而想到将来还会有碰到烧坏的灯泡或者损坏的鞋带的时候，这对那时的孩子来说是一个很好的经验。多年后，当他正在忙着为一个重要约会着装时，他的鞋带断了，这时他至少不会问“为什么？”
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在我写下这个刚建立的实验之后，我的儿子从我的书桌上拿回了他的“说话与拼写”，开始重新玩这个玩具，以此来继续这个实验。不久，另一个键子坏了，是左侧偏下位置的元音字母U键，它离斯蒂芬放大拇指的地方很近。下一个坏的是字母键A——另一个元音，并且是字母表中第三个频繁出现的字母。然而，实验就在此时结束了，因为斯蒂芬得到了一个拥有全新键盘设计的新款“说话与拼写”，这款机器是我的女儿凯伦在一家电子商店里指给我看的。这款新机型不再使用独立的铰链式塑料按钮，而是把键盘印在一整张囊括了所有按键的橡胶塑料上。斯蒂芬拥有的新款“说话与拼音”叫做E.T.，是以电影中那个小外星生物的名字命名的。我一直在观察那两个出现最频繁的字母周围的塑料薄板，想知道疲劳精灵是否会再次光顾。
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在我第一次写了关于我儿子“说话与拼写”的事情不久后，我从读者那里获悉他们的孩子也不得不忍受毁损的键盘。这正是这款玩具设计巧妙的一个体现——孩子们已经对玩具产生了依恋，这使他们容忍了损坏的按键并采取一些权宜之计进行了调整，就像在我们这个不甚完美的世界，他们在一生中不得不经历打击和失败一样。一些家长说他们的孩子显然发现了铅笔中橡皮的那端刚好能插入老款“说话与拼写”的按键孔中，因此，它们可以被用于输入那些最频繁使用的字母，而孩子们无需再使用他们的指尖了。我在想是否这个小窍门实际上是由喜欢玩这款玩具的家长们发现的，因为几乎任何孩子的手指都能很容易地伸进损坏的按钮留下的孔中，但是爸爸妈妈们却肯定不能。
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尽管这份智谋表明这款玩具虽然有缺陷，却仍然取得了商业上的成功，但是公司还是改善了键盘的设计以解决键盘疲劳问题。即使是最笨拙的成年使用者也能很容易地清洗和使用这个无钮键盘。在通过实际使用，发现并改正批量生产的商品身上的缺点这个方法上，“说话与拼写”键盘的演变不能说不是一个典型的例子，尽管未必是这样计划的。虽然付了大价钱的家长们对这个当时微电子学最先进的应用有些失望，但是，他们的孩子，在接近学习走路和说话的阶段，在还会不小心蹭破膝盖和口齿不清的时候，却可以从容应对损坏的按键。大概向市场上投放第一台会说话的计算机的兴奋使玩具的制造商忽视了设计中一些比较基础的方面，但是当按键损坏的问题引起了他们的注意时，制造商迅速采取了行动来改善这款玩具的机械缺陷。
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我记得当我儿子的“说话与拼音”失去第一个键子时，我十分生气。因为以我对工程学局限性的理解，以及在没有任何谴责的情况下我向邻居解释为什么诸如凯悦酒店行人高架路崩塌和DC-10客机设计缺陷引发的空难这样的事故，都使我无法对玩具的设计者表现出宽容。但是设计和产品的制造之间是有差距的，产品又有批量生产的和独一无二的之分，通常情况下批量生产的机械和电子产品在出售给消费者后都会经历一些调试和演变。但是像生产一个新版本的玩具或者开展一个手机回收运动这类行为对大的土木工程结构来说是不可能的，因此从建设的最初阶段开始就不能出现问题。因此，对于“说话与拼写”的设计者们我应该给予宽容，因为这些无心的过错可能是由机械、电子以及土木工程们师造成的。也许有人低估了孩子对这款新玩具产生厌倦所要花费的时间。毕竟，大多数的玩具在它们损坏以前就被收起来了。这款玩具比我在童年时拥有的任何一款都更为复杂，如果我拼错单词时它能告诉我，我可能永远不会行为正直，而会向它索取其他神奇的特性，比如不可破坏性。然而，我们并不奢望所有的东西都会具有这种性质。