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设计，人类的本性
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设计，人类的本性 设 计一座桥梁或者任何其他大型结构有点儿像计划一次旅行或者假期活动。结果是清楚而简单的：从这里去那里。但工具也许仅限于我们的想象力。
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试想我们正生活在芝加哥，我们许诺孩子暑期的两周带他们去看纽约。我们首先要决定的问题之一是怎么去纽约然后再怎么回来，我们通常能够很快地把范围缩小到3—4种方法。我们可以自己开车去，也可以搭乘公共汽车、火车或者飞机。大概一般家庭是不太可能选择乘热气球、骑自行车甚至划船来穿越五大湖和人工航道的，但是那些十分热衷于乘气球、骑脚踏车或划船以至于可能认为交通工具比目的地本身更重要的家庭可能会作此选择。
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多数家庭最终会在驾车和乘坐飞机去纽约之间进行选择，他们会从经济因素（对于大家庭来说开车更为便宜一些）、便利（开车可以使他们自行安排时间，并且为他们在纽约游览提供交通工具）、美感（开车能够使他们享受到沿途各州的风景）、情感（与乘坐飞机相比，驾车不会使他们那么焦虑），甚至习惯（他们经常驾车）的角度出发作出决定。而另一个家庭也许使用同一标准选择了乘坐飞机而不是驾车，因为飞机票比养路费和他们那辆费油车的燃油费便宜，因为在纽约有辆车是件令人头痛的事，因为他们爱在飞行时看云彩，因为他们知道统计数字显示，乘坐飞机比驾车更安全，因为他们总乘坐飞机。很明显并不存在往返纽约的唯一最佳方式，因为一个家庭的正确选择对于另一个家庭来说可能明显是错误的。
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即使一些重大决定已经有了定论，但是还会有数不清的小问题有待解决。他们应该什么时候动身？如果他们打算驾车去，要走哪条路线？他们是应该一直驾车到目的地，还是中途应当停下来休息一夜？而他们又应该停在哪里？他们应该住什么样的汽车旅店？在哪里吃饭？如果他们打算乘飞机去，他们应该怎样到达飞机场？他们应该坐哪趟飞机？他们怎样从纽约的机场（哪一个？）到他们的宾馆？（哪一家？）
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很明显，可作的选择是无穷无尽的。大多数选择并不会对我们去纽约度假两周的既定目标产生什么影响，因此也不值得我们花费大量的时间去思考它们。另外一些选择，比如是否要在新泽西寻找一个比较便宜的汽车旅馆，然后每天开车去纽约，或者是否要住在纽约市中心的酒店，到任何想去的地方都很方便，都可能会影响到这个假期是不是一个名副其实的假期。
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所有这些如何在纽约度假的决定可以被看作每个家庭想最大限度地享受自己的假期所作的尝试。每个家庭在作决定的时候可能还要考虑不能做的事或者不想做的事，而不是与另一个选择相比更喜欢这一个。因此一个大家庭可能会放弃坐飞机，因为那太贵，会使他们无法在纽约租赁一辆车，从而无法驾车欣赏风景，给他们的休假增添不必要的焦虑，使他们无法执行夏日开车出去游玩的老习惯。事实上，这样的家庭会通过提醒自己不要入住上次那家让人失望的酒店、不要为了买戏票排在时代广场那长长的队伍中、不要在汽车高峰期时企图开车穿越市区，来进一步确保他们假期的成功。简而言之，一个家庭可以通过预见会出错以至毁掉假期的情况，让假期过得更舒服。
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工程设计也是大同小异。很多设计并不比在纽约度假两周更让人感到新奇。即使你和你的家人以前没有到纽约度过假，但是关于什么该做，什么该避免，会有很多人愿意给你提供建议。有很多整体介绍纽约的书，也有一些专门介绍某一方面的，比如这个城市的博物馆、酒店和购物好去处。杂志和报纸也会介绍一些最近去纽约的旅游者的经历，告诉你一定不要错过这个或那个景点。至于酒店房间、戏票、饭店的供应情况和价格都可以通过电话获知。简而言之，有大量的经验和信息供你咨询。一个人甚至可以在他的朋友和邻居之间发现了解去纽约游览的弊端的专家——哪里有拥挤、骗子、堕落者、拦路抢劫者。会遇到以上任何一种人的风险是否能足以抵消此次游览带来的好处是必须由每个家庭自己作出的主观判定。
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我们都在州际之间成千上万的桥梁上行驶过，因此我们可以想象，对于一个正在设计一座新公路桥的工程师而言，同样有大量的经验可供他参考。我们知道在什么地方仍然还存在着一些木桥，但总的来说，今天我们头脑中的桥梁一般都是由混凝土和钢铁制造。如此多的桥彼此之间十分相似，以至于很快我们就像对路边的树一样，不再对它们倾注更多的关注。但是偶尔，我们也会遇到一座让我们感觉特别的桥——一座高高的、横跨在深谷上的弯拱桥，一座横跨在宽阔海湾上的巨大悬索桥，或是一座新建的横跨在巨大河流之上的缆绳桥。其他桥的一些特别之处并不总能引起漫不经心的旅游者的兴趣，有时候只有在听说它们倒塌了之后才引起了我们的注意。在有些情况下，这些重大错误的发生是因为桥梁建筑师正在做一些以前没有人做过的事情，就好像一个要去过于具有异域风情的地方度假的人不会通过一个常规的旅行社来安排日程一样。要完成异乎寻常的计划很明显会存在一定的风险，但如果事先预料出所有可能出错的情况，是能够确保他安全满意而归的。正如首批宇航员登月证明的那样，没有前人经验可作参考的旅行并不是注定会失败的。
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桥梁的发展史可以追溯到远古人类把一个圆木横在溪流之上，这一傲人的历史还包括罗马人的引水渠。但是现在的桥梁既不是运用随处可见的圆木也不是运用成堆的石块建造的。他们是用混凝土和钢铁精心设计的，用以满足我们这个复杂社会在功能、审美和经济资源上的需求。因为新的要求不断地被提出——一座更大、更有魅力、造价更低的桥，所以对设计者来说，仅仅是模仿以前成功的作品已经不太合理，甚至不可取了。对于一座普通的公路桥模仿也许还会奏效，但是很明显当高架桥要横跨过一条更宽阔的海湾、一个更深的峡谷时，这个方法就不适用了。因为既没有可以借鉴的范例，也没有得到过已被证实的经验可以遵循。因此，现代桥梁的历史是运用更加科学的方法来设计的比金字塔、大教堂甚至罗马引水渠更为宏大的工程结构的发展史。
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1779年，第一座铁制桥梁在英国边境附近的科尔布鲁克代尔建成，设计者模仿了当时常见的（和成功的）石质和木质建筑的全部细节从而浇铸出这座桥的铁拱。大铁桥在塞纳河上横跨100多英尺，直到今天还被徒步行走者使用着。在大铁桥被建造的年代，它代表了运用新的材料来建筑桥梁的一次大胆尝试，它成功了，因为作为它结构细节依据的石拱桥就是成功的。但是一旦铁在科尔布鲁克代尔被证明可以用作一种新的、切实可行的建筑材料，那么它不仅会被用于连接空间上更远的距离，还会被用于填补知识上的空白。因为这种新材料能以石质建筑永远无法企及的方式抵抗拉力，新的桥梁设计都在寻找利用铁的新方式。这种新的可靠的元素明确地发出了一个信号，那就是几个世纪以来积累的石质建筑经验无法在桥梁的发展中起到主导作用，因此铁桥的制造者需要经历一段反复摸索的过程，从他们自己和他人的经历中学习也是不可或缺的。
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19世纪铁路的发展和扩张需要桥梁，木材成为了许多早期铁路桥梁的建筑材料。木材是一种常见的材料，通常在建筑工地附近就有。但是木桥需要不断地保修以防止木材腐烂，同时也很容易被引燃。因此铁成为木材的代替品是一种自然的趋势，但是这种转化在19世纪却花费了很长时间，这主要是因为铁桥在当时才刚刚出现，而且难以预测。它们倒塌的数量直到今天还仍然被讨论着。
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1847年维多利亚女王任命了一个委员会负责调查铁在桥梁中的应用，她要求委员会成员要“努力查明并形成能够使工程师和机械师在他们各自领域内可以自信地使用铁的原理和规则，并用理论加以解释，同时还要在现存的铁质铁路桥梁上对铁桥在不同环境下的功能进行实验”。当时的情况是桥梁正在发生我们今天所熟知的疲劳失效的状况——在没有事先预警的情况下，桥梁在火车正通过时发生了倒塌。委员会的报告发表于1849年，此份报告将金属的疲劳错误地解释为振动作用下引发的“结晶”（crystallization），这种错误的认识一直持续到20世纪。虽然报告对疲劳问题的解释并不正确，但是这份报告确实使得英国贸易局对桥梁建设中的应力制定了一些要求，在安全性方面取得了积极的效果。
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19世纪40年代，美国也建造了大量的全金属桥梁，但是当1850年宾夕法尼亚州的一座铁桥在火车通过时坍塌之后，纽约和伊利铁路上的金属桥全被要求换成了木桥。然而，不足为奇的是，新技术的发展顽强地坚持了下来，一些优秀的桥梁设计者和建造者都对铁桥的性能和价格优势给予了保证，因此新的铁桥得以继续建造。尽管明显存在风险，但是19世纪后半叶，人们渐渐认为铁制桥梁是优于木制桥梁的，部分原因是因为铁的产量增加，价格降低，这使得它可以和木材相竞争，而那时木材在某些地区已经越来越紧缺，价格也越来越高。
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如果人们从未对许多耗资巨大却最终失败的结构体心存感激，那么桥梁的历史是不完整的。一些著名的坍塌事故，比如1879年泰桥的坍塌、1907年第一座魁北克大桥的坍塌，以及塔科马海峡悬索桥的坍塌，都常常被人们提起，而那些坍塌的众多无名铁路桥却往往被聚在一起成为了数据。最近，一个书评上曾随意地提到：在过去的某段时间里每4座铁桁桥中就会有1座发生坍塌，这使得美国技术史协会的国际性季刊《技术与文化》收到了一连串质疑这一说法的信件，在信中，写信者纷纷给出了他们自己掌握的参考资料和数据。这场争论似乎也很蹊跷，因为在这场争论中，十几个人文学者彼此要在数字上一较高下。对于一个工程师而言，19世纪到底坍塌了多少座桥比没有桥梁发生了坍塌这个事实本身更重要。仅仅一座用相对较新的材料或设计建造的桥梁发生坍塌就足以使那个时代的工程师和他们的客户——也就是铁路，对这项新技术进行反思。铁制铁路桥梁的持续坍塌只会使人们质疑工程师对这项技术理解的准确性，增加知内情者和普通大众对铁路工业发展的怀疑。
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伊利诺伊州狄克境内一座桥梁的坍塌促使美国土木工程师协会组建了一个委员会，该委员会负责确定避免此类事故再次发生的最实用方法。尽管委员会内部在意见上存在分歧，但是他们在1875年公布的报告中，不仅对铁路桥，对公路桥的建设也给出了建议。另一个事故——1876年俄亥俄州的阿什塔比拉境内，一座157英尺长的桁架桥发生了倒塌，大约100人丧生，这起事故不禁令《哈泼斯周刊》发出这样的疑问：“难道就没有办法能确保铁桥的安全吗？”
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正像为《爱丽丝漫游仙境》绘制插图的漫画家约翰·坦尼尔笔下那副令人毛骨悚然的铅笔画表明的那样，在19世纪接近尾声的时候，英国的状况并未有明显的改善。1891年出版的一期《笨拙》刊登了他的这幅画，画中，死亡站在铁路桥出现裂缝的大梁上，画上的说明文字是“在桥上！”。这幅画是一篇匿名文章的插图，这篇文章的题目也是“在桥上”，正如序言写到的那样，这个题目预示着这篇文章将是约瑟夫·爱迪生所写的《米尔扎的憧憬》（The Vision of Mirzah）（刊登在1711年出版的一期《旁观者》上）这个寓言故事的现代版。在爱迪生的寓言中，叙述者米尔扎被一位智者带到了时间峡谷上的一个悬崖，这座悬崖上横跨着一座桥，这座桥代表着生命，连接着世界的开始和终结。爱迪生笔下的米尔扎看到的那座桥已经破烂不堪，许多试图穿越它的人都失败了。米尔扎惊叹于这座宏伟的建筑，但是他的心中却充满了“深深的悲伤，因为他看到几个人影意外地跌落到欢乐和轻浮的深渊，并试图抓住身边的一切来挽救自己”。
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爱迪生继续进行道德说教，《笨拙》上这位匿名的模仿者也是如此，只不过后者是用他自己的方式。在现代版中，叙述者马修一边思索着“人们节日所制造的虚无”，一边看着《每月铁路指南》上众多铁路的时刻表，进入了梦乡。他梦见自己被一个智者带到了“旅游山谷”上的一块岩石上，“杰出的铁路系统”从这里开始，渐渐远去，延伸进“垄断和混乱”的迷雾中。智者将19世纪米尔扎的注意力引向了一座铁桥，关于这座桥马修写到：
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我发现其中的桥拱在颤抖，看上去很不安全；此外，当“闪电”在海景画中乍现之后，一个“巨大的，形状不规则的裂缝”跑了起来，与这段连接着拱顶石和墙顶的结构体十分不协调。当我凝视着这一令人不悦的征兆时，智者告诉我，起初这座桥是一个结实又科学的建筑，但是岁月、磨损、强烈的分子振动，尤其是疏于监管照顾使得它损坏到如今这个样子……
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一个在某种视角下像白骨模样的东西，它那沾沾自喜有所期待的面容，在远处露了出来，闪烁着青黑色的光。幽灵在桥的尽头透过迷雾凝望和聆听，似乎是在期望着看见灾难的降临，听到死亡的声音。一个刺耳的金属尖叫声劈开了幽灵凝视的阴暗；一阵剧烈的震动，仿佛一个铁制的连枷击打铁制桥面引起的共鸣，似乎在击打车道，摇撼大桥，在我看来，就像一道闪电劈开了一道裂缝，损毁了拱顶。
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当马修问到幽灵的意义时，智者庄严地回答说“贪得无厌的死神在等待着不可避免的事故”。当马修问到“垄断和混乱”时，智者已经消失不见。马修不久醒来，改变了他要“坐火车去乡村旅行”的度假计划，而是去酒吧“安全地——独自吸烟”过了一天（在维多利亚时代吸烟有害健康这一点还未被确认）。《笨拙》上的这个故事在结尾处写道:“然而，第二天早上，报纸上的内容使我相信‘铁路神已经苏醒’，它将‘不计代价’地驱除邪恶的幽灵；我将以轻松和踏实的心情期待着我的下次假日郊游。”
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这表明甚至是铁路公司自己也认识到桥梁坍塌的频率让人无法接受，但是具体数字到底是多少已经成为了历史问题。除了这些数字外，《笨拙》上的模仿作品、坦尼尔的画，就像纳撒尼尔·霍桑早期短篇小说中间接提到的“通天之路”上的危险桥梁一样，证明人们已经意识到坍塌的风险（不仅是铁材桁架桥）很高。
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用我们同时代的技术事故来说明这一点也许更有说服力。一架在1979年芝加哥失事的DC-10客机，就使得整个DC-10客机机群全部停飞，堪萨斯城凯悦酒店人行天桥坍塌的悲剧也从未因为它是一场罕见的事故而受到轻视。将某个结构失效看作一个反常现象而不予理会从来都不是一个明智的对策。