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剑作为最早的铁质物品以各种方式锻造,产生利刃和坚硬刀身,使战士在战斗中不会失败。然而许多古老的剑一定会在最艰险的时刻损坏,与倒下的战士并肩作战的战友一定想知道原因,以及他们的剑是否接下来也会失效。如果约翰·史密斯想继续从事铸剑生意,就必须将一些利润和经验用于研究和开发,铸造出更耐用的剑。这些毫无疑问是比交货更容易的承诺,人们能够轻易地推测出,有缺陷的剑会使少有的明显坚不可摧的剑变为神话。讽刺的是,相比约翰·史密斯了解为什么相同剑身比他锻造的“神剑”更容易破碎或断裂成两截,现代武器大大改进的可靠性欠缺更多。
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钢铁在和平时期的应用同样如此,纽约的公交车裂缝昭示了设计缺陷,这也许给乘客带来不便,但能够让设计者在未来的设计中更正,建立更完备的公交车框架,抵御任何城市街道的坑洼。然而挥之不去的问题的出现,设计过程中反复的失败会就此终止吗?有一天,当设计师能够保证无缺并成定局时,这是完美设计吗?诚然,从实验过程中聚焦可靠的设计是合理的;但是,不是,永远不能保证生产完美无暇的产品。设计包含对设计物的未来假设,未来与过去越相似,假设可能越准确。但设计物本身会将未来变为他们推测的摸样。
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因此,从传统设计出发比不制造惊喜更有希望。良好的设计通过预测麻烦的细节和超安全标准设计,将惊喜效果降至最低。虽然约翰·史密斯自己可能只是无意中生产了“神剑”,但他可以把失败的经验传授给后代,使他们最终将“神剑”作为品牌名,在每位厨房战士的手上放上一把几乎完美无暇的剑。这可能是历史的时间尺度造就了剑和刀的完美演变。几个世纪以来,外形和功能变化甚微,史密斯可能将全部精力用在了冶制刀具上。
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相比之下,自从工业革命伊始在煤溪谷 (Coalbrookdale) 架设第一座铁桥已经200年。英国和纽约格鲁曼·福莱西宝公交车公司至少5代人大量引进了铁路列车。不幸的是,仅仅知晓技术史不能使人们因重蹈覆辙而开脱。虽然 19 世纪的铁路车辆与 20 世纪末的公交车存在相似之处,但明显不同。新一代公共运输车辆适合大城市交通,同时满足能效准则,为残疾人提供空间,满足联邦规格容量这一艰巨任务。尽管在最严苛的限制下从未有任何错误设计的借口,但仍有了解空间。没有任何制造商希望其设计失败或危及生命。这不仅是道德错误,也对企业不利。
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将人类成功送到月球并返回证明仅缺乏经验不一定导致设计事故。它包含经验不足,又被过度严格的要求分心,加之期限的压力,而对利润率的关注使事态加剧,导致公交车架构和设计师崩溃。约翰·史密斯不再单独工作。他必须定期离开铁匠铺,和其资金供应人约翰·多 (John Doe) 查阅账簿,遵循执照授予人约翰·劳 (John Law) 修订的法规。
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我们加速的社会经济体系促使高科技行业成为造成公共运输公交车设计失败的真凶。人们日益依赖预测经济行为的计算机模型为重大经济决策辩护,然而这些模型不一定比预测公交车架构疲惫寿命的人员更准确。因此,相同的工具显然使我们摆脱分析车轮的乏味,迫使我们重做。我们开始形成快速改变的社会,这使我们失去了人类最伟大工具之一的优势——经验。我们像定期重新调整基本经济一样频繁地重新设计最常见的车辆。彻底进行改变使人们不认可从前辈学习的经验教训相关性。这就好像我们将刀剑敲打成犁铧,以便急切、草率地生产刀片,而刀片可能在敲击路上的第一颗鹅卵石后断裂。
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军用飞机金属疲劳研究先驱和结构安全案例能言善辩的发言人阿尔弗雷德·帕格斯利爵士 (Sir Alfred Pugsley) 写道:“从未发生意外的行业不可能有效地服务于其国家。”它仅仅把瞬息万变的社会中结构工程设计的恒定目标放入粗糙的条款中:更经济地建立安全结构。结构限制并非总是像从伊卡洛斯胳膊上掉落的翅膀一样,如此确定地以首飞证明。当飞机飞行数千小时无事故时,这当然不能证明它的成功带来的过度力量能够转化为更多重量,相应地转为持续超重负戴行李的结果。然而,知道了材料强度、机翼负载和安全因数应力计算具备不确定性,工程师自然知道飞机结构中不必要的重量是多少。因此当设计新一代飞机时,工程师要被迫回答为什么保持如此大安全因素的问题。毕竟,在这期间,他们开始更好地了解材料。他们在飞机设计成功的试飞期间测量负载。他们获取能够比以前进行更多、可能更好、更准确应力计算的计算机。如果他们没有建造更轻、更经济的新飞机,他们的竞争对手就会做到,而且首位设计师将基于他们的失败经验而成功。
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这与教堂、桥梁、公交车和几乎每个工程结构的演进方式相同。每次成功后,社会、纳税人、政府、董事会、工程师自己都会询问下一个结构能够建造得多大、多轻和多经济。这不仅是缩减结构安全因素。工艺和样式可采取更具力量的方式。永远看到社会退化的亨利·亚当斯 (Henry Adams) 在《蒙—圣—米歇尔和沙特尔》(Mont-Saint-Michel and Chartres)中写道:“大量教堂在 1200 年后显得经济甚至更糟。世界变得廉价,像是必须发生的。”
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当然,现实中发生的是成功最终导致失败:审美缺乏、功能失灵或结构事故。首先带走生活情趣,第二是生活质量,第三是生活本身。然而结构事故通常会逆转趋势,通过放弃结构形状或更谨慎地使用成为失败的越来越不安全的结构。失败后,总有更保守的相关建筑法规、安全因数和工程实践压力产生,从而通向新的成功。这个过程似乎是循环的。
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对于结构工程师来说历史教训是明确的。创新并不注定失败,铁桥、伊兹桥和布鲁克林大桥全部成为谨慎探索新材料的丰碑。水晶宫遗址和帝国大厦提醒我们,创新和快速建造不一定逊色,月球上的旗帜提醒我们,以前从未做过的,现在可以利用计算机实现。但同样的历史还告诉我们,新环境中的材料能导致核电厂破裂和脆化。它告诉我们快速建造能够缔造没有与会观众的会展中心。它告诉我们计算机不能制造更好的公交车。历史的教训对于结构工程师够明确的吧?
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是的,至少一个教训是明确的,即创新存在风险。有些创新是成功的,他们的工程师则是英雄;有些创新是失败的,他们的工程师则成为害群之马。然而,同为赛事训练并充分利用撑杆但未破记录的撑杆跳选手一样,准备就绪并试图建造更长久桥梁的工程师,其创新失败不再可耻。未做准备便尝试或者犯下导致之前失败相同错误的工程师才是在不负责任行事。与拒绝练习并使用较轻对手折断的同类撑杆、让团队失望的撑杆跳选手一样,这样的工程师也会让同行失望。精心准备的工程师不会自以为是,能够建造超越经验的建筑,就像训练有素的撑杆跳选手追求创造新纪录一样。
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然而,有些人希望不要公开工程窘况,认为这关乎行业荣誉。一旦消息传播,会促使从事相似计算机程序、问题设计甚至事故分析的工程师丢掉工作。当一起事故成为行业杂志的话题以及晨报或晚间新闻的报道时,它不可能被能提帮助的人忽视。工程师不应该把事故报告视为不可告人的秘密,而应当做为人的资格。美国结构工程师协会的期刊和出版物是深入技术报告和结构事故分析的主要来源,因为这些组织认识到要从事故中吸取宝贵的教训。他们的这一传统由来已久,早在 1856 年著名的维多利亚时代,土木工程师和桥梁建设者罗伯特·斯蒂芬森 (Robert Stephenson) 建议作者充分披露。关于审阅原稿,他以第三人称这样写道:
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…… 他希望在修订文献时,提及事件发展期间出现的全部伤亡和事故;因为没有什么能比大型工程事故和修复损毁采用的方法记录对年轻一代的“专业人员”更具教益性了。如实记录事故和采用修复方法实现的效果比描述最成功的作品更具价值。老一辈工程师从自己和其他工程发生的事故观察中获取最有用的经验信息。最重要的是应该在该机构的档案中如实记录。
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如今罗伯特·斯蒂芬森可能会表达相同的希望,《变通》是关于计算机程序故障和采取的校正措施。他无疑希望在使用计算机辅助设计遇到潜在危险情况时,发布警告,并且能亲自使用计算机设计超越自身经验的桥梁。但是当他看到《土木工程首届国际研讨会议事录》唯一一次专门针对“计算机灾难分析”的会议并读到会议“摘要”时,十分担心:
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这次会议不发布论文。这样做的目的是准许发言人坦诚地描述各种计算机灾难。为保护相关人士的隐私,不使用姓名、组织机构等。
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匿名在诉讼社会是理想的,但这并未成为工程行业的一部分。沉默,并非黄金,这里仅使那些未出席 1981 年纽约会议的人们丧失了参与会议才能获得的丰富经验。
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声名狼藉的大型结构施工事故,比如塔科马海峡大桥或提顿水坝,是没有人希望看到重演的灾难。因此,借助乔治·桑塔亚那 (Gorge Santayana) 常用名言的意译,即没有记住或明白遭到谴责的过去注定会重蹈覆辙,似乎适合结束对故障作用的讨论。当我在 1982 年《技术综述》中的一篇文章引用此名言时,意外收到一位读者的来信,他质疑桑塔亚那对出自他手名言的援引著作权,并让我注意这一常用名言并不在《英语名言金句》(Bartlett) 中。这位读者表明,是他的祖先之一而不是桑塔亚那首先说出这一精辟名言。这一意外要求将我送入学术冒险,它向我证明像工程师这样的人文主义者也是凡人。
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我首先检查了第13版 《英语名言金句》(1955),核实对如此熟悉引述的疏忽,但发现它并未在此出现。我查看了曾确信在图书馆参考书目书架上出现过桑塔亚那言语的多本其他引言书籍,但毫无所获。最后,我在《读者文摘:现代引述精华》 (The Readers Digest Treasure of Modern Quotations) 中找到了它们,还有另一个桑塔亚那关于迎接未来的不错引述。但出处只给出“乔治·桑塔亚那,《读者文摘》援引”。 对我来说这次核实有点狭隘,因此我复印了发行日期,进入图书馆的半地下室,想看看是否有杂志提供更多信息。在那儿,整本杂志有很多卷,当我发现《读者文摘》合订本恰好删除的“名言隽语”相关篇章时,我开始怀疑奥威尔式的阴谋。这些空白不久会被某个老大哥用刀片变为充满引言的插页吗?
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我决定阻止历史重写,便立即回到参考书目书架,在别人之前,查看我能找到的剩余的每一本引语书。在书架里的《牛津引语词典》中,我发现:“那些不能记住过去的人,注定要实现它。”为什么是实现?这一发现似乎像在地图册上找到莎士比亚未列入目录的一页那样梦幻。我将查看桑塔亚那《理性生活》(The Life of Reason) 的引语并解释长期错误援引的文本。当时我想,多具讽刺意味,那些不记得这篇文章的人将被谴责并被迫重新阅读它。
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这证明我使用的图书馆没有《理性生活》的第一版 (1905) 而有第二版 (1924),而且它写为“实现”而不是常用且普遍的“重复”。 现在我更加兴奋。也许桑塔亚那每版都修订了文字,并且现在我能对他在第一次世界大战期间改变看法进行详细阐述。对于他书中文字的改变如何逃开学者和凯悦酒店通道支撑逃开工程师的详细变化方式,我能够发表评论。
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在一个潮湿的星期六,我凭直觉造访了另一家图书馆,寻找《理性生活》的第一版,很出乎我的意料,我发现我所想象的也许是刀片未触碰的最后一个副本。我快速翻到卷一的第 284 页,读到:“进步,远非表现为改变,而取决于好记性……那些不能记住过去的人注定要重蹈覆辙。”重蹈覆辙?我咒骂《牛津引语词典》误导我,但我感谢它提醒我。细节,哦,细节。为什么我们不更仔细地检查它们?它们能将无辜的读者送入疯人抢夺图书的图书馆深处,它们能用坠毁的飞机和摇摇欲坠的人行天桥将无辜的市民送入死亡!在工程设计办公室或施工现场,一个错抄的号码或破裂部分会危及整个结构和依赖其安全的生命。那是比依赖其安全的生命更严重的结果。那是比让一个业余文献学家在图书馆书架徒劳搜寻更重要的结果!
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“捣蛋鬼”到处都是,在工程设计办公室、在编辑部,也在印刷车间。“捣蛋鬼”能够制造什么危害,有时可能直到事发后才能确定,但是通过传播这些错误,我发现我们能够在下一个匿名差错造成任何危害前,增加发现它的机会。本着这种精神,我在《华盛顿邮报》专栏版的短文中公布了错误的桑塔亚那引言。这篇文章显然通过这份报纸发出并被至少一份其他报纸重印,就像我从纽约州锡拉丘兹市一位读者手中获得这个信息一样。他查阅了他的第15版《英语名言金句》,显然会有像我对第13版一样有很多怀疑,并会从桑塔亚那没有错误的印刷中发现麻烦的引语。如果我有更新版本,我将永远不会在《牛津引语词典》中发现让我四处奔走并在细节方面获得教训的错误。因此,人们能够发现错误是幸运的,无论是在书中还是在设计图上。
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然而,能够将缺少的引言添加到新版《英语名言金句》中,或者在《牛津引语词典》未来版本改变错误的文字,但却无法消除工程灾难。通过讨论和记录我们忽视的错误,我们就不会重复灾难。从中吸取教训,就能避免重蹈覆辙。桑塔亚那还说:“我们必须迎接未来,记住它不久将变为过去;我们必须尊重过去,知道它曾是人类力所能及创造的。”
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