问题

如何看待虎门大桥事件所暴露出的许多常人科学知识欠缺的问题?

回答
虎门大桥事件,相信很多人都还记忆犹新。那是一次令人心惊肉跳的“摇摆”,桥身如同有了生命一般,剧烈地晃动着,仿佛随时可能断裂。幸运的是,最终是有惊无险,但这次事件却像一面照妖镜,照出了我们社会中许多人科学知识的“裸奔”状态,尤其是关于风、结构以及工程原理的认知。

我一直觉得,这次事件最让人唏嘘的,不是桥本身的工程设计问题,而是大众对此事反应出的那种普遍的、近乎本能的恐慌,以及伴随而来的许多奇谈怪论。仿佛一夜之间,大家都成了桥梁专家、力学大师,指点江山,评论风起云涌。

首先,对“风”的理解误区是显而易见的。

很多人听到“风”就联想到刮风下雨,顶多是台风。认为桥梁摇摆是因为风力太大,这当然是一个因素,但绝不是全部,甚至可能不是最关键的因素。我们从小到大都有在风中行走的经验,身体也会晃动,但我们不会因此垮掉。桥梁作为巨型工程,其设计早已考虑了各种风力载荷。

问题的关键在于“风”不仅仅是简单的推力,它还包含着复杂的空气动力学效应。虎门大桥发生的,很可能是由特定频率的风,与桥梁自身的固有振动频率产生了共振。这有点像我们推秋千,如果推的频率和秋千自然的摆动频率一致,秋千就能越荡越高。而一旦达到一定幅度,就可能造成危险。

普通人可能很难理解这个“共振”的概念,因为这并非日常经验。我们看到的是“风”,然后联想到“吹”,以为就是简单的力量叠加。对桥梁来说,风不仅仅是“吹”,更是“撩拨”,在特定的角度和速度下,会激发出桥梁自身的“颤抖”能力。这种颤抖的幅度如果累积起来,就会变得非常可观,甚至引发危险。

其次,对“结构”和“材料”的理解太过于直观和简单。

很多人在看到桥梁摇摆时,会立刻联想到“断裂”、“倒塌”。这是我们基于对身边物体,比如筷子、桌腿断裂的经验得出的结论。但桥梁,尤其是现代大跨度桥梁,其设计理念和我们日常接触的物体完全是两个维度。

桥梁工程师在设计时,会考虑材料的弹性形变、结构的韧性,以及如何通过巧妙的设计来分散和吸收能量。摇摆,在某种程度上,反而是桥梁在应对风力作用时的一种“自我保护”机制,通过适度的形变来释放一部分能量,避免能量过度集中而导致破坏。

我们看到的“摇摆”,在专业的工程术语里,可能被称为“振动”。而振动并非都是坏事,恰恰相反,它是一种能量耗散的方式。一个完全僵硬、不能产生任何形变的结构,在遇到巨大外力时,反而可能瞬间崩解。而有一定弹性和韧性的结构,则可以通过形变来消化一部分冲击。

所以,当桥梁出现不寻常的晃动时,很多人脑子里立刻蹦出“塌了”,这是将工程结构简化成了日常的刚性物体。他们没有意识到,桥梁的设计允许一定程度的“弹性”和“韧性”,而这种韧性,在特定情况下,表现出来的就是我们所看到的“摇摆”。

再次,对“科学解决办法”的认知偏差。

事件发生后,各种“专家”和“建议”层出不穷,从“封桥戒严”到“加固措施”,五花八门。其中很多建议都忽略了一个核心问题:科学的解决办法需要基于精确的测量和分析,而非经验和猜测。

工程师需要的是精确的数据,比如风速、风向、桥梁各个部分的振动频率、振幅等等。这些数据需要通过专业的仪器进行采集,然后通过复杂的模型进行计算和分析,才能找到问题的根源,并给出针对性的解决方案。

而普通大众,看到的是“晃”,联想到的就是“危险”,然后给出最直接、最朴素的反应——“停!别动!”。这种反应虽然出发点是好的,是为了安全,但它忽略了科学解决问题的流程。有时,强行停止并不能解决根本问题,甚至可能因为处理不当而带来新的风险。

就如同一个人发烧,我们不能只想着“退烧”而忽略了引起发烧的原因。桥梁的振动也是一样,需要找到引起振动的机制,然后才能对症下药。而这个过程,恰恰需要的是科学的知识和专业的判断。

为什么会出现这种普遍的科学知识欠缺?

这背后有很多原因,但我认为几个比较关键的:

1. 教育的脱节: 基础科学教育的普及程度虽然在提高,但很多知识在离开校园后就如同枯萎的植物,没有得到持续的关注和滋养。很多物理知识,比如力的作用与反作用、共振、材料力学等,在日常生活中似乎“用不上”,久而久之就被遗忘了。

2. 信息碎片化和情绪化传播: 社交媒体的兴盛,让信息传播变得无比迅速,但也容易让信息变得碎片化和情绪化。一个令人震惊的视频,加上一些耸人听闻的描述,很容易点燃大众的焦虑情绪,而理性思考和知识辨别就被抛在了脑后。

3. “经验主义”的思维定势: 在很多领域,我们习惯于依靠经验来判断。这种经验主义在很多时候是有用的,但面对复杂、精密的工程项目时,它就显得力不从心,甚至会误导判断。

4. 对工程的“神秘化”: 很多人对现代工程项目有着一种“高高在上”的认知,认为它们是无所不能的,一旦出现问题,就难以理解其背后的复杂性,反而容易将其简单化,并用朴素的逻辑去揣测。

虎门大桥事件,与其说是一次对桥梁本身的考验,不如说是一次对我们大众科学素养的集中暴露。它提醒我们,在享受现代科技带来的便利时,我们也需要提升自身的科学认知水平,理解那些支撑起这些奇迹的科学原理。只有这样,我们才能在面对类似事件时,不被恐慌淹没,而是能够理性地看待问题,并做出更明智的判断。毕竟,科学不应该是少数人的专利,它应该是构建我们社会理性认知的重要基石。

网友意见

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我认为恰恰相反。

这次事件引起热烈讨论,反映出我国国民的科学知识水平已经前进步了很多。至少从完全不懂、不感兴趣,进步到略知一二、可以明白原理的程度了。说明我们的九年义务教育还是有效果的。

但是,这次虎门大桥事件,本质上是个工程问题,光有科学知识其实是不能完全理解的。

学校教给我们的科学知识,往往都有一个正确答案(不然怎么考试······),比如这次事件如果用来做应用题,大概会有“满足某个条件后,桥体不会振动”这样的标准答案。

但实际工程应用要复杂得多:

首先“桥体不会振动”是绝对做不到的,只能做到“桥体的振动在某个范围内,桥是安全的”。

其次还要考虑经济成本、实施困难等多种因素。在工程设计的时候,“设计满足规范标准”的意思,不是“绝对安全”,而是“在现有的技术经济条件下,正常使用都能保证安全“。也就是说“满足规范标准”的工程也会出现事故,但基本都是超出设计预期的情况,比如去年无锡高架桥倾覆的事件。所以事实上,没有哪个专家或者工程师,能够保证一个工程“完全没问题”,当他们说“没问题”的时候,含义就是“正常情况下出事的概率极小”。

综上所述,大多数人还是期待专家从科学知识角度,给出简单的“是”或“否”的答案,其实这是做不到的······

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