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设计，人类的本性 当 1.5万名选手跑过费雷泽诺桥开始一年一度的纽约市马拉松比赛时，似乎没有人担心所有这些跑鞋的一起一落会像列队行进中的士兵穿过许多19世纪的吊桥一样使公路发生共振。当马拉松运动员们跑下费雷泽诺桥进入布鲁克林，沿着第四大街向弗布殊行进时，坍塌在跳舞人群脚下的人行天桥可能也已经在1981年之后渐渐淡出了人们的记忆。如果他们正在思考着什么事，那可能是为自己定下速度，不遗余力地完成比赛，此时他们的脑海中只有奔跑而没有安全的概念，或者可能想着再跑26英里，在因疲劳而倒下前完成比赛，又或者在想要像执事那辆存在了100年的单座轻便马车那样，再坚持几个小时。
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处在第12届纽约马拉松比赛领先选手中的阿尔博托·萨拉扎在上一届的比赛中累倒了。但是他从失败中吸取了教训，在这次比赛中第一个穿过了中央公园的终点线。选手们是由实况转播比赛现场画面的电视摄像卡车带领着向前跑的，在传送的抖动画面中，纽约街道上各种各样的起伏、凸块、裂缝和坑洞随处可见。看上去好像有人在选手中间向后跑，用手提摄像机拍摄记录电影。马拉松选手们离开拉法叶向左跑，进入贝德福德大街，他们距离昆西街只有4站地，而就在几个月前，一种增加了特殊装置的城市公交车在这儿接受了测试，某位选手也许看到过对脚踏车的测试，但对公交车的测试与那个不同。
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一辆装有特殊装备的城市公交车正在驾驶之中，就像一位参赛者在踏车上观察到的一样。不再是一堆像心血管一样的电线，人们给公交车装满了沙袋，并给它们装配了应变仪，应变仪是用来告诉工程师们在这些相对较新的公交车的光滑皮肤下钢制框架的弯曲和伸展程度，但同时这个装置还用来确定车辆对金属疲劳的抵抗力，就像一队医生希望能够确定一名宇航员的耐力极限一样。研究公交车通过昆西街路面凹坑情况的工程师想要知道为什么公交车在还没有行驶到计划距离的1/10时就产生了严重的疲劳裂缝。他们希望了解哪里出了错，以便公交车能够像阿尔博托·萨拉扎一样，从失败中再次站起来，最终征服纽约城街道取得胜利。
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没有沿着城市路线完成公交车马拉松比赛的是公交车格鲁曼·福莱西宝（Grumman Flxibles），它是以生产者格鲁曼·福莱西宝公司的名字命名的，这是一家飞机公司的分公司。（这个看起来像是误排的名字是来源于把边车连接到摩托车上的活车挂钩的名字——这是原福莱西宝公司在“一战”期间制造的。）公交车这种不符合常规的设计受到了联邦都市大众运输管理局对公交车具体要求的限制，管理局是负责资助购买公交车的部门，它们想要更轻便节油、可以承载有残疾的乘客、装有空调、有电子调节装置的型号。格鲁曼从根本上改变了重型底盘——实际上它一直被用于早先很多代牢不可破的车辆之中——而研发了一款轻量级公交车，并且以低价获得了纽约城850辆公交车的订单。其他城市，例如休斯敦、洛杉矶和亚特兰大，也为它们的车队购买了福莱西宝。
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但仅仅大约6个月之后，纽约便撤回了当时运行中的全部637辆福莱西宝公交车，因为众多疲劳裂缝出现在了轻质车架上。人们认为持续使用这种公交车会使脆弱的构架突然破碎，导致事故的发生。当纽约和格鲁曼公司就接下来该做什么这一问题谈判时，一些出现问题的车辆就被停在休斯敦码头。该公司加固了不合格的构架，一年之后，这些公交车重新投入了使用。格鲁曼公司试图雇用在《度蜜月的人》中扮演一位公车司机的杰克·格里森参加到为重新投入使用的公交车和公司树立形象的活动中来。据报道他开价太高，因此最后是扮演科杰克这一角色的特利·萨瓦拉斯[1]——他所扮演的科杰克这一角色被认为是纽约人的原型——出现在电视、广播和报纸的公交车广告中。公司也将公交车的名字改为“Metro”，但是疲劳问题仍然使格鲁曼公司在1981年第四季度损失了3 000多万美元。这对于总公司来说是一个巨大的经济打击，它本来是想依靠公车事业来度过收益差的年月。最后格鲁曼卖掉了这个公交车子公司。
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然而，随着裂缝出现在后轮凹附近的底盘上，纽约的福莱西宝继续麻烦不断，前轮轴总出现问题，驾驶杆轴承也开始破裂。1984年早期，纽约城运输局决定处理掉格鲁曼公司的870辆公交车——这些公交车原本应该至少使用到20世纪90年代，并起诉要求赔偿购买公车用的9200万和惩罚性违约金3.5亿。对于公交车的起诉加上海军即将宣布与格鲁曼签约，给格鲁曼公司生产的A-6和F-16型战斗机而不是其竞争对手麦克唐纳·道格拉斯公司生产的F-18型飞机名声大作，使1984年7月23日《纽约时报》的讨论对版上出现了这样一篇奇特的、占1/4版面的广告。这个空格比印刷字还多的广告全文是这样写的：
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其他运输系统
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开着
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870辆格鲁曼公交车
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走过的距离足以
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往返月球80次。
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但是纽约城运输局宣布
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它不能让他们的870辆格鲁曼公交车穿越市区。
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格鲁曼
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格鲁曼的广告也许在语法上是没有错误的，但是它的信息明显暗示出纽约的运输当局想尽快放弃这些公交车。然而，其他运输系统的运转路线是否也充满了如此多的凹坑还不清楚。
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尽管公司提出抗议，尽管格鲁曼·弗莱西宝公交车没有像塔科马窄桥那样引发灾难性事故或像凯悦酒店人行道那样造成人员死亡，但格鲁曼·福莱西宝公交车仍然是研究设计失败的一个经典工程学案例。当为了满足太多的要求——燃油效率、轻质、可达性、舒适、操作灵活等等——需要进行完全改造，尤其要降低已经成功运行了很长时间的强度时，会出现什么问题，公交车就是这方面的一个强有力的例子。有谁会认为20世纪后半叶的工程师不能设计出一款行走在大都市的公交车呢？也许有人认为纽约市夸大了它与公交车之间的问题，它本可以接受并容忍这些出现故障的公交车，因为它们对生命的威胁真的很遥远。但是人们同样也能想到如果公交车突然掉了一个轴承、它的底盘断成两截、转向轴不能动或折了所带来的威胁生命的后果。预测公交车上出现灾难的可能性尤其困难，因为让人想象不到的问题可能会一个接一个地发生。维修费用的预测更是难得让人没有信心去做好。
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金属上出现裂缝确实是一个复杂的问题，因为裂缝的起源、发展和威胁很难去评估，尤其是当涉及到出现裂缝的结构是如何被设计、生产和使用的问题时。不久前我将9把不锈钢刀以停在纽约市码头的格鲁曼·福莱西宝公交车的排列方式摆放在我面前的桌子上。像这些公交车一样，有很多把刀出现了裂缝，其中有3把刀在靠近把手的刀刃底部具有显而易见的裂缝。虽然出现裂缝的刀似乎可以继续使用，但裂缝让金属看起来很脆弱，我努力想查明它们的起因和继续使用它们可能产生的后果。
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与公交车相似，我们不难想象不注意保养钢刀可能带来的后果。一天晚上当我在准备晚餐切一片肉，却发现刀刃可能碰到一块骨头时，我知道我自己在挣扎。因为裂缝可能会突然裂开，我正握着的手柄的惯性会把我的拳头切落在盘子的边缘。全部的东西可能会飞离桌子，分裂的小刀刃会穿过空气、进一步穿过我开着的窗户、穿过车道进入邻居开着的窗户、穿过他鸟笼的栅栏、穿过金丝雀的喉咙。谁知道还可能发生什么？所以当刀被摆放在我的桌子上时，我的家人都能顺利地使用一些旧的、没有裂缝的刀，而我却要对出现裂缝的刀刃进行一次简略的安全分析，我对它们的设计进行了受力分析，回顾了它们的生产历史和使用状况最后再决定它们是否适合被继续使用。
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这些刀来自于婚前一年左右我妻子所使用的一套不锈钢餐具，15年来的每一天，我们的每餐和每次的非正式招待都一直在使用它们。这些刀没有发生不幸的事故，我部分地把这个让人羡慕的安全记录归功于我们10年前发现的第一个出现裂痕的刀刃并且迅速地将它从厨房中拿走。随后又发现了两把比那把情况好一点儿但仍十分严重地出现裂纹的刀，但这两把刀却不能从我们的餐具中消失。但是能够使人们去制造刀具和公交车的理性同样引起人们去考虑它们的不足。当一天晚上桌旁的谈话从《纽约时报》对于那时还很新鲜的格鲁曼·弗莱西宝公交车出现裂缝的报道谈到我们晚餐使用的旧刀具的裂缝时，一想到刀具的裂缝，我就再也无法享受晚餐了。
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根据分子的结合晶相推断出金属的理论强质在工程结构上还未被涉足。数10亿各种各样的分子被流汗、眨眼和准备晚餐的人们对其的使用以数以千计的次数影响着铸造而成的钢，这样的情况并不是物理学家头脑中洁净实验室虽得出的结果所适用的范围。像人一样，金属受统计学原理和现实可能性的支配，桥梁、公交车和刀具的制造者只有这些对于现实可能性的经验可以依赖。而整体的经验又由个体的变例累积而成。
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现在让我们把刀想象成是由橡胶而不是由钢制造的，这会帮助我们更好地理解它的工程学原理。无论是老的还是嫩的牛排，无论是硬的还是薄的饼干，切和涂的动作都会使刀刃弯曲。伴随着这种弯曲的机械外力可以通过进一步的想象被理解，即想象这把橡胶刀具被包裹了一层脆性材料的外衣。我们许多人在童年里都有这样的玩具刀，我们都记得当刀被使用过度时涂料是如何裂开的。这是因为覆盖刀具的材料被拉伸或挤压得脱离了原来的形状，涂料不能像它下面的橡胶那样被拉伸或压缩而造成的。
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虽然不锈钢刀刃比橡胶刀刃坚硬得多，但它们确实像橡胶一样具有一定程度的弹性，而且也能从变形中恢复回来（通过在桌灯前握住一把有裂缝的刀并折曲刀刃，我可以清楚地发现这一点。当我折曲它时，裂缝裂开让更多的灯光透过它，但当我松开手时，裂缝又像照相机快门一样闭合了）。就像涂料脱离橡胶刀刃一样，一个金属刀具的表面也想要脱落或者通过什么变化来缓解其某个地方所受到的压力。