没有人喜欢看东西坏掉。我们不喜欢看到飞机机舱里出现洞洞,不喜欢大桥突然塌下来,尤其不想看到核电站里泄漏东西。但是如果你对工程师们说:求求你们建造安全点的桥梁和核电站行不行?他们中大概会有不少人反问,“安全”是什么意思?
多安全才叫安全
根据美国国家公共电台的报道,人们通常说的“安全”严格来说并不是工程术语,只能算是一个通俗说法。“所谓的安全,指的是完全不会造成人员损失?还是完全不会造成放射性污染?安全究竟意味着什么?”美国杜克大学工程学教授亨利·佩特罗斯基说,人们刚开始建造东西的时候,各种概念都还非常粗糙,确定一个东西是否满足了设计要求,要依靠大量的实验来不断修正错误。比如造好一座桥之后让四轮马车在上面跑一跑,看桥会不会垮掉,人能不能安全通行。
“到了文艺复兴时期,伽利略才终于提出了我们今天称之为‘合理方法’的概念:通过计算来进行设计。”佩特罗斯基说。当然,现在我们已经有了更靠谱的计算机数学建模,用它甚至能预测桥梁面对不同情况时的结果。
最后,工程师们还得在一个问题上使劲纠结一下——究竟多安全才叫安全?
“算无遗策”只是理想
美国威斯康星大学的核工程教授迈克尔·柯尔拉迪尼指出,工程师们最初的设计目的是保障正常状态下的运行,然后才会针对某个工程设计,考虑“如果有异常状况发生,这东西会变成什么样”。
比如你为一个从不下雪的地方设计了一座桥梁。保险起见,你仍然把大风、大雪可能带来的风险计算进了桥梁的设计之中,理论上,这座大桥应该可以安全履行使命,直到“法定退休年龄”。“就算有一天大桥的功能减退,也是慢慢地退化,不会导致什么灾难性的后果。”换句话说,大桥肯定不是突然垮下来的。
但是如果发生了工程师完全料想不到的状况呢?如果有恐怖分子想炸掉大桥怎么办?如果某个核电站控制室里的工作人员身体不适,突然倒下了呢?如果是一颗陨石砸下来又会怎样?这可不是什么冷笑话。“这些都是有可能发生的事,只不过几率比较低就是了。”柯尔拉迪尼说。
美国弗吉尼亚州的银桥建于1927年,40年后倒塌。这座著名大桥的毁灭始于销孔拉杆与栓销的连接部分。由于当时美国对桥梁没有详细的韧性要求,销孔拉杆的钢材强度高、韧性低,销孔拉杆端部逐渐腐蚀后引起了裂纹,但因为被外部盖板遮住,历次检查时都没有发现裂纹。最终,整座桥倒塌时带走了91条人命。银桥因为小裂纹而酿下大祸,对美国桥梁界影响很大,有了这次教训,美国开始了全国范围内的桥梁常规检查计划,并对钢桥轫性有了要求。
事先预测和事后反省
核电站的设计者们通常会有一张清单,上面尽量详细地列出所有可能发生的情况,标明了什么地方可能出错以及如何出错,并按照发生的可能性高低来进行排序。但即使考虑得再周详,也无法明确地预测到底会有些什么灾难在前面等着。
“我们做计划时会进行各种各样的假设。”日本东京大学工程学名誉教授畑村洋太郎说。但他认为工程师们有时对历史因素重视不够。
畑村把自己惯用的方法称为逆向思维:通过检查流程的上一步,来确定这一步能否正常运行。举个例子,堆芯可能在地震中安然无恙,但是给反应堆供应冷却水的水泵呢?或者那些给水泵提供应急电力供应的备用发电机呢?又或者那些备用发电机的燃料供应呢?
当工程师们不能对核电站需要面对的各种问题进行假设和反思,也不能持续对核电站进行安全测试时,事故就比较容易发生。
畑村说,承认错误并从中学习经验,是一件说起来容易做起来难的事情。“人的天性就是这样,对于我们不想面对的可怕东西,我们总是不愿去看,甚至不愿去想。”