船撞桥的几率与船撞力的问题
在这里我们首先要明确,概率的概念是由随机事件而出现的,它的一个重要基础是随机事件总是多次出现的可重复事件。拉普拉斯决定讨论的都是必然事件,若A成立,则B出现,这是决定论,用不到几率概念。(注:拉普拉斯决定论——拉普拉斯认为事物的运动与发展都遵循一定规律,只要能写出运动的微分方程,并给出£,时刻的各状态参量,就能确定t2时刻的各状态参量。)洪水在今年内出不出现,是随机的,洪水今年可能出现多高,也是随机的,都可以用概率论去处理。但是洪水位高于堤面标高就会漫堤,就会出现水灾,这就不是随机的,而是必然的,是必然事件,就用不上概率论的概念。桥墩的强度能抗御5MN的冲力,4MN就撞它不垮,6MN就会损坏它,这也是必然事件,是拉普拉斯决定论,也用不上几率概念,不管你是6MN -年才撞一次,还是一万年才撞上一次,只要撞一次就垮了,与你的碰撞几率无关,这是我们应有的共识。这部分是几百年来牛顿力学用实践证明了的。
为了更好地说明随机事件中有着必然性(即随机事件中的设计并不是都可以乘上一个几率的),偶然性中总是蕴含着必然事件,这是符合事物的辩证规律的。请考虑下面几个例子:
(1)戏院昀大门应该设计多高
大家先同意一点:这个地方的人多是硬脖子,不肯低头的,如果门矮了就有人要碰头。显然,高人是很少的,入门的几率甚低,但我们的门既不能按平均值,也不能按最可几值去设计,因为高人碰头是必然事件,不必碰很多次,最可几值在这里用不上,也不能因为高人几率小就把门“酌量’’做低一些,几率并不影响门的高低值。
(2)汽车过桥的荷载
汽车的荷载千变万化,有重型货车到空载小车重量不一,可以计算出其最可几载重或平均载重,这二者对设计都不是最重要的。结构强度必须承荷的是最大载重,哪怕那部车子一年只过几次,其出现几率为十万分之一,却丝毫不能因此而降低桥梁的设计承重强度。
(3)千年一遇的洪水位与堤坝高度
堤坝是防洪水的,必须比洪水位高。千年一遇的洪水几率虽低,却不因其几率低可以将抗洪水的堤高予以削减,可见出现几率不能“修正’’事件的绝对值。其原因就是这已是“必然事件”,水漫过堤就是水灾。它发生或是不发生可以有概率,一发生就是必然事件(决堤水灾),概为1。可以看到,几率越小的(例如千年一遇洪水)其代价越高(需要修筑的堤高必然很高)同样,大吨位船过得少,其碰撞几率也小,其撞力也必高。若以为几率小就可以降诋防撞力要求,似与事实不符。
综上所述,与水文学现象类比,船撞桥的概率现象出现在“撞”还是“不撞”,这是随机的。相当于水文学现象中的“百年一遇”还是“千年一遇’’。但是遇上了的那个水位高度却不因它几率小而降低,因为漫堤不是随机的,那是必然事件,同理,正如本文前面讨论的,以任何受撞频率计算的破坏率都不会为O,如果按破坏率折减了碰撞力,在那百分之几的几率碰撞出现时船撞向桥墩,能够有信心说桥墩不垮吗?