船撞橋的幾率與船撞力的問(wèn)題
在這里我們首先要明確,概率的概念是由隨機(jī)事件而出現(xiàn)的,它的一個(gè)重要基礎(chǔ)是隨機(jī)事件總是多次出現(xiàn)的可重復(fù)事件。拉普拉斯決定討論的都是必然事件,若A成立,則B出現(xiàn),這是決定論,用不到幾率概念。(注:拉普拉斯決定論——拉普拉斯認(rèn)為事物的運(yùn)動(dòng)與發(fā)展都遵循一定規(guī)律,只要能寫(xiě)出運(yùn)動(dòng)的微分方程,并給出£,時(shí)刻的各狀態(tài)參量,就能確定t2時(shí)刻的各狀態(tài)參量。)洪水在今年內(nèi)出不出現(xiàn),是隨機(jī)的,洪水今年可能出現(xiàn)多高,也是隨機(jī)的,都可以用概率論去處理。但是洪水位高于堤面標(biāo)高就會(huì)漫堤,就會(huì)出現(xiàn)水災(zāi),這就不是隨機(jī)的,而是必然的,是必然事件,就用不上概率論的概念。橋墩的強(qiáng)度能抗御5MN的沖力,4MN就撞它不垮,6MN就會(huì)損壞它,這也是必然事件,是拉普拉斯決定論,也用不上幾率概念,不管你是6MN -年才撞一次,還是一萬(wàn)年才撞上一次,只要撞一次就垮了,與你的碰撞幾率無(wú)關(guān),這是我們應(yīng)有的共識(shí)。這部分是幾百年來(lái)牛頓力學(xué)用實(shí)踐證明了的。
為了更好地說(shuō)明隨機(jī)事件中有著必然性(即隨機(jī)事件中的設(shè)計(jì)并不是都可以乘上一個(gè)幾率的),偶然性中總是蘊(yùn)含著必然事件,這是符合事物的辯證規(guī)律的。請(qǐng)考慮下面幾個(gè)例子:
(1)戲院昀大門(mén)應(yīng)該設(shè)計(jì)多高
大家先同意一點(diǎn):這個(gè)地方的人多是硬脖子,不肯低頭的,如果門(mén)矮了就有人要碰頭。顯然,高人是很少的,入門(mén)的幾率甚低,但我們的門(mén)既不能按平均值,也不能按最可幾值去設(shè)計(jì),因?yàn)楦呷伺鲱^是必然事件,不必碰很多次,最可幾值在這里用不上,也不能因?yàn)楦呷藥茁市【桶验T(mén)“酌量’’做低一些,幾率并不影響門(mén)的高低值。
(2)汽車(chē)過(guò)橋的荷載
汽車(chē)的荷載千變?nèi)f化,有重型貨車(chē)到空載小車(chē)重量不一,可以計(jì)算出其最可幾載重或平均載重,這二者對(duì)設(shè)計(jì)都不是最重要的。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須承荷的是最大載重,哪怕那部車(chē)子一年只過(guò)幾次,其出現(xiàn)幾率為十萬(wàn)分之一,卻絲毫不能因此而降低橋梁的設(shè)計(jì)承重強(qiáng)度。
(3)千年一遇的洪水位與堤壩高度
堤壩是防洪水的,必須比洪水位高。千年一遇的洪水幾率雖低,卻不因其幾率低可以將抗洪水的堤高予以削減,可見(jiàn)出現(xiàn)幾率不能“修正’’事件的絕對(duì)值。其原因就是這已是“必然事件”,水漫過(guò)堤就是水災(zāi)。它發(fā)生或是不發(fā)生可以有概率,一發(fā)生就是必然事件(決堤水災(zāi)),概為1。可以看到,幾率越小的(例如千年一遇洪水)其代價(jià)越高(需要修筑的堤高必然很高)同樣,大噸位船過(guò)得少,其碰撞幾率也小,其撞力也必高。若以為幾率小就可以降詆防撞力要求,似與事實(shí)不符。
綜上所述,與水文學(xué)現(xiàn)象類(lèi)比,船撞橋的概率現(xiàn)象出現(xiàn)在“撞”還是“不撞”,這是隨機(jī)的。相當(dāng)于水文學(xué)現(xiàn)象中的“百年一遇”還是“千年一遇’’。但是遇上了的那個(gè)水位高度卻不因它幾率小而降低,因?yàn)槁滩皇请S機(jī)的,那是必然事件,同理,正如本文前面討論的,以任何受撞頻率計(jì)算的破壞率都不會(huì)為O,如果按破壞率折減了碰撞力,在那百分之幾的幾率碰撞出現(xiàn)時(shí)船撞向橋墩,能夠有信心說(shuō)橋墩不垮嗎?