工程、設計與人性：為什麼成功的設計，都是從失敗開始?

　　一個小小的設計錯誤，如何釀成1980年代最嚴重的工程事故——堪薩斯城凱悅飯店的天橋坍塌？
　　1940年時，什麼因素使得既優雅又創新的塔科馬海峽吊橋，在和風吹拂下竟然扭曲斷裂？
　　「大王蓮」如何賦予設計師靈感，而打造出富麗堂皇、維多利亞時代建築工程界至高無上成就的水晶宮？

　　無論經過多少時間，科技如何進步，人們的生活如何改變，從工程師手中創造出來的建築物、橋樑、各式用品、甚至電腦，它們恆久存在。我們很少想到，即使是天天看都看膩了的公寓、辦公大樓、一座橋、一輛車、一把餐刀，都是一種工程／設計——做出一個以前並不存在的東西；這其中要經過諸如結構設計、機械設計、專案的執行、心血與汗水，才能賦予這個產品生命。

　　可以說，工程設計在人類歷史上，一直都在挑戰未知、嘗試錯誤、試著改進前人的作品，不斷從失敗和災難當中獲取經驗而進步。它是人類文明的重要基礎。

　　也因此，即使有些重大的工程事故（設計的失敗），最後釀成了人員傷亡，但是從這些失敗當中給予後人的啟發，比起其他成功案例，實在是珍貴得多。

　　然而，工程這樣一門專業，很少有人了解，也不會和設計聯想在一起。本書作者，知名的歷史與土木工程學教授亨利．波卓斯基（Henry Petroski）認為，人類的血液裡本來就充滿了設計和創造的能力，那是一種本能，想去挑戰未知，解決橫亙於眼前的困難。書中也分析工程設計史上重大的失敗案例，如何促成了知識累積、科技進步。

　　在這本書裡，作者將說明「工程是什麼？」、「工程和設計有什麼關係？」，以及為什麼，設計是人類的天性。

　　希望將來，工程不是只和弊案有關，正如作者所說，工程是藝術，也是科學。本書應該被列為工程、建築設計科系的必讀書籍，也是一般大眾理解工程技術的入門好書。

　　英國廣播公司（BBC）為本書所拍攝的紀錄片：www.youtube.com/watch?v=xHdEO5xOdpI

媒體推薦：

　　「嚴謹、有趣、深入，有時甚至令人吃驚，但始終充滿文學素養。」——《洛杉磯時報》

　　「這本書以清新的手法……如工字梁一般單刀直入，探討了工程思潮的變遷過程。」——《科學》（SCIENCE）雜誌

　　「書中之寶……以十分清晰透徹的文字，對設計與執行者的限制提出了很棒的見解。這是一本好書！」——《圖書館期刊》

　　「亨利‧波卓斯基猶如天降明光……這是一本可讀性極高、並饒富文化涵養的工程與設計的入門書……不但引人入勝，也發人深省。」——《達拉謨晨報》（Durham Morning-Heralds）

　　「既有趣聞軼事也有實例解說……以簡潔而優雅的手法，傳達出失敗在設計過程中的重要性。」——《芝加哥論壇報》

　　「坦誠而且犀利地檢視了最先進的設計，繼而對進步的代價有發人深省的結論……波卓斯基簡單明瞭地闡述了設計失敗所給予我們的啟示，值得建築與機械專業以外的各界人士閱讀。」——《科克斯書評》

　　「波卓斯基利用事情如何發展的日常實例，以外行人也能理解的方式，闡釋了相關的設計原理，還有工程師如何因應風險。」——《紐約時報書評》

　　「亨利‧波卓斯基寫了一本令人愛不釋手的書……從中傳達了工程設計實務上的一些重要概念……這本書引領一般讀者更了解工程與設計的實務面。他以看似輕鬆的筆調提出一些重要問題，並幫助大家都能理解它們。」——《科學、技術與人類價值》期刊（Science, Technology, & Human Values）

　　「拜讀波卓斯基的傑作不僅愉快，也絕對必要。」——《休士頓紀事報》（Houston Chronicle）

　　「敏銳、追根究柢、深入淺出、並充滿人性……兼容並蓄，令人耳目一新。」——《旁觀者》（The Spectator）

作者簡介    

亨利．波卓斯基Henry Petroski

　　杜克大學的土木工程學教授與歷史教授。他素有「科技的桂冠詩人」美譽，專長為失效分析（failure analysis）、科技史、工程設計、日常用品的微物史。2004~2012年，他受邀擔任美國核廢料技術審查委員會的委員。他長期為《科學美國人》撰寫專欄，著作等身，獲獎無數，《工程、設計與人性》（To Engineer Is Human）是他的第一本書，被視為經典之作。

　　他的著作有中譯本者包括：
　　《利器》（The Evolution of Useful Things），時報，1997
　　《鉛筆》（The Pencil），時報，1997
　　《書架：閱讀的起點》（The Book on The Bookshelf），藍鯨，2000
　　《打造世界的工程師》（Remaking the World）。新新聞，2001
　　《小處著手：追求完美的設計》（Small Things Considered），時報，2004.

譯者簡介

楊幼蘭

　　美國密蘇里大學新聞學院碩士，譯作曾獲經濟部中小企業處89年與92年度金書獎。翻譯作品包括《帶誰都能帶到心坎裡》、《生而為囚》、《百萬記憶術》、《改寫規則的人，獨贏》、《創意城市》、《漫步中國股市》、《沒有對手的競爭》、《改造企業》、《跨組織再造》、《創新管理》、《即興創意》、《日不落行銷》、《病菌與人類的戰爭》、《玻璃、紙、咖啡豆》、《鉛筆》等數十本書。

前言
1. 身為人
2. 失敗為成功之母
3. 寓教於樂；寓教於生活
3.5 附錄：〈副主祭的傑作〉
4. 工程做為一種假設
5. 成功就是預見失敗
6. 設計就是「從這裏到那裏」
7. 設計需要修正
8. 遲早會爆發的不定時炸彈
9. 安全係數
10. 當裂縫成為突破
11. 公車骨架與刀身
12. 插曲：水晶宮的成功故事
13. 橋梁的成敗
14. 鑑識工程與工程小說
15. 從計算尺到電腦：忘了以前是怎麼做的
16. 專家的苦惱
17. 設計的極限

結語
參考書目

前言

　　雖然我們身處高科技時代，但是工程的本質，還有工程師究竟在做什麼，卻並非一般人都具備的常識。即使是大橋、巨型噴射機，或是超級電腦所賴以建造的最基本原理，對許多人來說都還是很陌生的東西。而之所以如此，部分原因在於工程做為一種人類努力的結果與經驗，還未能融入文化與思想的傳統中。此外，儘管教育工作者目前想盡辦法，要在傳統的學校課程中介紹科技的主題，好讓學生能有更好的準備，以迎接在日益科技化世界中的生活，但是要怎麼做，才最能培育科技素養，至今仍沒有共識。

　　而我不僅認為，也在這裏主張，其實設計的概念不但存在我們骨子裡，也是人類天性與經驗的一部分。而且，我認為，即使沒有受過工程或科技的訓練，也能對於工程師和工程有所了解與欣賞。因此我希望，缺乏科技背景的讀者能夠來讀一讀我所寫的介紹科技的書。沒錯，這本書正是我對於「設計是什麼？」，還有「工程師究竟在做什麼？」這兩個問題的回答。

　　而設計（design），也就是創造出以前沒有的東西（從無到有），正是工程（engineering）的核心，而且在整本書中都可以看到，我把設計和工程視為同義詞。本書中最顯著的例子，便是與機械和土木工程師息息相關的結構設計，因為我就是從這些領域汲取經驗的；不過，其中的基本原理，也同樣適用於其他工程學科。

　　我認為，失敗或失效（failure）的概念是了解工程的關鍵（本書所談的主要是機械與結構失效），因為工程設計的首要目標，就是避免失敗。因此，那些真正發生的大災難，終究都是設計的失敗，但是從那些災難中可以學到的教訓，要比世上一切成功的機械與結構，還更能提升工程知識。的確，在一段長時間的成功後，就會有降低安全係數的壓力，因此不可避免地導致失敗。而失敗所帶來的，則是更高的安全度，以及新一輪的成功。要了解什麼是設計，還有工程師究竟在做什麼，就要了解失敗可能如何發生，以及它們如何比成功更能促進技術的提升。

　　而本書中可能出現的任何錯誤，無疑都是我自己造成的，但我必須感謝那些給予我啟發和幫助的人與著作。杜克大學（Duke University）的氣氛向來有如育才搖籃，而我則盡情享受它所提供的機會，在工程學院（School of Engineering）以及三一文理學院（Trinity College of Arts and Sciences）雙方同仁攜手合作下，我投入「科學、技術與人類價值計畫」（Program in Science, Technology, and Human Values），從事工程學研究與跨學科計畫。而這些廣泛的互動，使我視野大開。

　　我已發現，有許多文獻都支持我的觀點，即失敗在工程設計中所扮演的角色，而書末所列的參考書目，正是對它們的默默感謝。而我用到的一些比較不為人知的文獻，則是杜克大學不屈不撓的工程圖書館員艾瑞克．史密斯（Eric Smith）為我追查發現的。此外，我在杜克大學工學院所開的斷裂力學與疲勞（fracture mechanics and fatigue）課程，學生們所準備的結構失效個案研究學期報告，也令我獲益良多。長久以來，我那身為土木工程師的手足威廉．波卓斯基（William Petroski），除了不斷提供我有關結構失效的資訊與意見，每當我去拜訪他時，他也給我看了許多實例。

　　在某些實際的安排下，我得以運用現代工具，心無旁騖地寫稿。艾伯特．奈利厄斯（Albert Nelius）始終了解，我對珀金斯圖書館（Perkins Library）單人閱覽座的需求，而我對這點心懷感激。至於我太太凱瑟琳．波卓斯基（Catherine Petroski），先是鼓勵我用她的文字處理機，後來還讓我繼續使用。我很慶幸，她白天寫作，而我則是晚上寫作，也很慶幸這台機器能左右開弓，巧妙地完成她的小說與我的非文學創作，並對我們的觀點與修改毫不厭倦。

　　多年來，在幾位編輯的鼓勵下，我寫出野心愈來愈大的作品，我永遠感激他們對於拙作的興趣。而所有在《科技評論》（Technology Review）雜誌與我共事過的編輯，一直都是我活力的泉源，而其中特別要感謝的，就是欣然接受我投稿的約翰．馬提爾（John Mattill）、湯姆．柏洛茲（Tom Burroughs），還有如今在《高科技》（High Technology）的史提夫．馬可斯（Steve Marcus）。的確，主要也就是從馬可斯鼓勵我為《科技評論》寫文章開始，才發展成今天這本書。此外，我要感謝聖馬丁出版公司（St. Martin’s Press）的湯姆．鄧恩（Tom Dunne），給我這個將構想擴展成書的機會。

　　猶如我的兒女凱倫（Karen）與史蒂芬（Stephen）將在本書中證實的，他們藉由問題與遊戲，讓我了解到，人人心中都有一個工程師。而我太太一開始就向我證明，沒什麼工程概念難得倒她這個主修英文的人，則是以實例讓我明白，身為作家究竟意味著什麼。
編後記

　　值得記錄一下。

　　就在本書發印的前幾天，我拜訪了顧問鍾漢清先生，以請教書中的問題，巧遇也在現場的毛毛蟲基金會的楊茂秀老師，還有翻譯了《挖開兔子洞：深入解讀愛麗絲漫遊奇境》的張華老師。由於張華是資深的工程師，英文底子又好，一下子就直指本書的原文書名To engineer is human，應是來自於To err is human（凡人必錯；犯錯是人之常情）。完整的句子是「To err is human, to forgive divine.」因此可以想像，作者將本書命名為To engineer is human，除了取engineer這一關鍵字之外，也企圖用engineer表達它做為動詞的「設計、策劃、處理」之意。所以作者會說，在這本書裏「工程」和「設計」幾乎是同義詞，因為工程既然是藝術也是科學，工程確實就是設計。

　　很感謝張華老師的提醒，巧的是，為《挖開兔子洞》繪圖的英國插畫家約翰．田尼爾（John Tenniel），也出現在這本書中。他身為知名的政治漫畫家，對於19世紀的橋梁不斷發生坍塌事故，畫出了人們的揶揄與恐懼。

　　這本書是我心目中的經典，與今日的設計書籍相比，這本書探討的是務「實」的設計，著重於安全性、材質或材料力學、結構的問題、技術史的重要性。台灣在經濟起飛時代，幾乎是由工程師打造了台灣的基礎建設，但今天，提到工程幾乎只能想到弊案，這可能提醒我們閱讀本書的必要性：工程可以是一種技術，一種失敗可能會出人命的人為工作，而它也彰顯出人性──想做出不一樣的設計，但是創新有可能失敗，因此工程師會在自負與保守之間掙扎，輾轉難眠。是人，就會犯錯，但我們還是要努力克服困難。