世界工程奇蹟險遭夭折，不為人知的力挽狂瀾者竟是她丨展卷_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2022-11-20 09:53
1883年落成的布魯克林大橋是紐約的地標性建築。大橋全長1834米，橋身由上萬根鋼索吊離水面41米，是當年世界上最長的懸索橋，也是世界上首次以鋼材建造的大橋，“被譽為工業革命時代全世界七個劃時代的建築工程奇蹟之一”。
但這項工程甫一開工，設計師便死於意外，繼任的總工程師不久又病重至難以工作。這時，總工程師的妻子，也是設計師的兒媳，艾米麗·沃倫·羅布林開始接手大橋督造。十餘年間，她以豐富的科學和工程學知識、高超的溝通技巧、非凡的管理才能，最終堅定地建成了這座家族遺產，讓自己的丈夫活着看見大橋落成。
但艾米麗·羅布林的名字和照片隱匿於各種對布魯格林大橋的介紹、詞條之中。今天，一位年輕的女性結構工程師為我們講解了布魯克林大橋的工程原理和建造技術，詳述了艾米麗在大橋建造中的巨大貢獻，並希望我們記住她的偶像的名字：
艾米麗·沃倫·羅布林。
撰文 | [印]羅瑪·阿格拉瓦爾（Roma Agrawal）
翻譯 | 張依玫
進入會議室開會時，我常常是唯一的女性。我有時會數一數——有時是11個男性加上我，或者17個男性加上我。最多的時候應該是21個男性加上我。我工作時周圍都是男性。好笑的是，有時他們脱口説出一句髒話後，會很抱歉地看着我（他們是沒見過我在高峯期開車的樣子）。我收到過許多封把我稱為“阿格拉瓦爾先生”的工作信件——畢竟，如果你無法根據我的姓氏判斷出我的性別，選擇男性的正確率高達90%以上。原因很簡單，同時也讓我很失落：在我從事的行業裏女性是少數羣體。
在男性主導的環境中工作，我面臨的挑戰是多方面的，有些時候哭笑不得，有些時候令人煎熬。被衣着裸露的女性模特照片圍繞的工地辦公室中，很難嚴肅地進行關於有限元建模或者土壤強度報告之類的專業討論。有一次一位建築工人問我是否希望穿着“戲服”照相，他指的就是我在考察工地時日常穿着的安全帽和夾克，對我來説這只不過是我工作的一部分。我也聽説過行業中其他女性的故事，例如她們在面試時被問到是否打算結婚或者生育（這是違法的）。
還好，這些只是偶爾的情況。最重要的是我熱愛我的工作，並且相信任何人只要有恆心有毅力都能夠在這一行取得成功。我也承認，作為少數羣體也會帶來一些優勢——人們在會面後更容易記住我，因為我穿着時髦的裙子和高跟鞋談論混凝土和起重機。這也為我提供了一些不同尋常的機遇，例如拍攝時尚宣傳照為工程學代言。
我崇拜的工程師有很多——我在本書中也提到過他們——但艾米麗·沃倫·羅布林（Emily Warren Roebling，圖2）在我心中有獨特的位置。她與任何不接收女性的大學培養出的任何男工程師相比不分伯仲，而她從未接受過系統的工程學教育，她不過是出於需要而學習。她出色的溝通能力不僅讓她獲得了工地上工人的尊重，也讓當時最高級別的政客對她刮目相看。更重要的是，她監督完成了一項先驅性的工程。
從事建造業的女性在21世紀有着自己的挑戰，但在艾米麗生活的時代，人們甚至不相信女性的大腦能夠像她一樣理解掌握複雜的數學和工程知識。而她的傑作布魯克林大橋（Brooklyn Bridge），卻成了紐約最鮮明的標誌之一。
從很小的時候起，艾米麗就顯示出了超凡的智力和對科學的熱情。雖然她與長兄古弗尼爾·K.沃倫（Gouverneur K. Warren）年齡相差14歲，關係卻十分親密。古弗尼爾16歲進入西點軍校，隨後加入測繪工程兵團（Corpsof Topographical Engineers），為建造鐵路進行調研，測繪密西西比以西的地區。之後他參加了美國內戰，戰功卓著，布魯克林展望公園（Prospect Park）入口處就是他的雕像。古弗尼爾是艾米麗的英雄。父親去世後他承擔起家庭的重擔，並鼓勵艾米麗發展對科學的興趣，還幫助她進入女性預備學校喬治敦拜訪會女子修道院（Georgetown Visitation Convent）。艾米麗在那裏探索科學、歷史和地理的同時，還成了一名優秀的騎手。1864年美國內戰時，古弗尼爾遠征他鄉，艾米麗依然歷盡艱險前去探望。這期間她認識了古弗尼爾的朋友兼戰友華盛頓·羅布林（Washington Roebling）。她一改往日的平和端莊，看到華盛頓的第一眼便墜入了愛河。六週之後，華盛頓獻給了她一枚鑽戒。
接下來的戰爭期間，艾米麗寫了許多關於自己生活細節的長篇情書，但華盛頓閲後即焚，生怕這些信件讓兩人的分別更加難熬。艾米麗則相反，將所有收到的信件一一珍藏，不到一年就有了100多封記錄着華盛頓思想、恐懼和愛戀的情書。在華盛頓征戰沙場時，艾米麗會去看望他的家人，他們對艾米麗也格外喜愛。最終在11個月的千里傳書之後，艾米麗與華盛頓·羅布林於1865年1月18日結為夫婦，而艾米麗也自然而然地承擔起一位典型的維多利亞時期家庭主婦的角色：在丈夫的身後操持家務。
華盛頓的父親，約翰·奧古斯都·羅布林（John Augustus Roebling）生於德國，是一位頗有成就的工程師。華盛頓也打算子承父業。1867年約翰便將華盛頓送往歐洲學習建築，學習內容就包括受古羅馬人啓發的建造技術。
古羅馬人早期建造的結構比較輕、體量小，並不需要地基，因為地面能夠起到足夠的支撐。但隨着他們建造技術的發展，建築的體量與重量不斷增加，古羅馬人便意識到了地基能夠保證結構不移動或下沉，在建造中起到了關鍵的作用。在地上建造地基相對容易，只需要將地表較軟的泥土挖出，把堅固的石塊或混凝土放在更硬更深的土層上就可以了。而在河中——如你所想——就比較複雜了。但古羅馬人的發明天賦讓他們想出瞭解決方案。
他們有時會將木頭做成地樁打入地下支撐結構。打地樁使用的是打樁機（piledriver），由木板斜向連接成金字塔的形狀而構成，高約兩層樓。人或牲畜可以通過金字塔頂端連接的滑輪和繩索提起重物。先通過人力盡量將木樁打入地下，然後釋放吊着重物的繩索，讓重物下墜，將木樁進一步下壓，並不斷重複這一過程，直到木樁完全被打入地下。
在水中建造地基時，古羅馬的工程師會先在地基周圍用打樁機打兩圈木樁。木樁形成兩個同心圓，之間以黏土填實加固。然後將圓中的水抽出，便創造出了一個可以工作的乾燥區域（圖3）。這種建造方法叫作“圍堰”，直到今天仍在使用（前一章提到的泰晤士河潮汐隧道就使用了這一方法），只不過用的是更大的圓樁形或梯形的鋼樁。
在抽乾的圍堰中，古羅馬工匠挖出泥土，直至岩石層，或者一直挖到圍堰開始漏水。再在堅固的土層上建造一層層的石墩或混凝土墩。（特殊的火山灰混凝土在潮濕浸水的環境中也可以硬化。）橋墩建好後，他們便在上方摞上石塊，進一步加固地基，再將泥土回填至原先的高度。石墩、地樁和石塊都在河牀之下。接着圍堰的木樁被移走，河水流回，工人們就可以繼續建造橋墩，直至可以支撐大橋結構的高度。
古羅馬圍堰適用於河水不深的地區。但華盛頓·羅布林希望知道如何在深水區建造。在這種情況下無法使用地樁，因為地樁造得過高，就無法抵禦水流的衝擊。於是，他開始研究“沉箱”（caissons）。
沉箱是一個頂部密封的箱子，底部可以打開，插入海牀或河牀的泥土中。（你可以想象把一個杯子倒扣在一盆底部有沙的水中：杯子的沿口會陷入沙子中，杯底則防止水進入其中。）工人通過沉箱表面的一個斜槽進入箱中，另一個斜槽用於運輸材料。進入深水中的另一個挑戰是，隨着深度增加，水壓就增加，對沉箱施加的力也就更大。
我們可以使用充氣沉箱平衡水壓。充氣沉箱不過是增加了一項新功能的普通沉箱，即讓壓縮空氣不斷泵入其中。壓縮空氣不僅可以阻止水滲入，還可以平衡沉箱內外的壓強。工人可以通過氣閘進出。19世紀中期，工程師們就開始使用這一突破性的發明為大橋建造基礎（圖4），這也令華盛頓·羅布林深深着迷。他甚至考慮過在密閉空間裏使用炸藥，當時還沒有人嘗試過。
艾米麗成了丈夫的研究助手，與他一起學習沉箱技術，並運用在喬治敦拜訪會女子修道院學到的科學方法理解工程學。當時她還沒有意識到，在沉箱的高壓環境中工作最終會導致他們的生活產生災難性的轉折，使夫婦兩人的生活都產生了巨大變化。
19世紀末還沒有大橋連接布魯克林和曼哈頓島。雖然渡輪在東河（East River）間頻繁往返，在冬季卻由於水面結冰不得不停運。政府面臨着巨大的壓力解決這一問題，於是通過了一項法案，授權紐約橋樑公司（New York Bridge Company）完成這項工作。
1865年，約翰·奧古斯都·羅布林被任命設計一座橫跨東河的大橋，並估算工程成本。投資將在紐約市、布魯克林市（當時還是兩個獨立的城市）以及私人投資者間分攤。兩年後，約翰·奧古斯都·羅布林開始領導整個項目。
他設計的大橋中段是懸索橋的形式，與我在諾森比亞大學天橋使用的斜拉橋形式十分相似：兩者都通過高塔固定橋索，並且橋索始終受到張力，拉起橋面。但兩者將張力傳導至地面的方式不同。在斜拉橋中，力的傳導路徑很直接。橋面將橋索向下拉，使其產生張力，橋索與橋塔相連，對橋塔產生壓力。然而在懸索橋中，拉着橋面的橋索與另一根懸掛於橋塔之間的“拋物線型橋索”（parabolic cable）相連。（拋物線是一種特殊的線型，如果你有一些數學基礎，可以畫出y=x2的函數圖像，這條函數線就是拋物線。）拋物線型橋索固定在大橋兩端的橋基上，對橋塔產生向下的力，將其下壓，並將力傳導至橋基。這就是兩種橋的區別：斜拉橋沒有拋物線型橋索（圖5）。
布魯克林大橋於1869年動工，但很快就遭遇變故。一場意外使約翰·羅布林感染了破傷風，幾個星期後就去世了，甚至沒能看到他非凡的工程壘下奠基石。
華盛頓·羅布林自然成了父親的繼任者，承擔起項目總工程師的職責。為大橋建造橋墩時，他使用了在歐洲學習期間就讓他着迷的沉箱。但他的沉箱比之前的都更為龐大，下沉的位置也更深。兩個巨大的沉箱寬50米長30米，頂部壓着層層巨石，緩緩沉入水下，一個在紐約一端，另一個在布魯克林一端。
雖然工程決策看起來很合理，但現實很快打破了紙上談兵的計劃。第一個月的挖掘進程十分緩慢，工程師們開始質疑是否應該放棄，轉而使用新的方式。隨着一股股黑煙從蒸汽發動機中冒出，工地裏堆滿了油桶、工具、石塊和沙子，關於沉箱中惡劣的工作環境的報道也開始出現。
封閉的環境中十分嘈雜，到處都是燈光的投影，氣壓影響工人的脈搏，使他們聲音微弱。巨大的沉箱內部佈滿泥濘的土壤，充斥着濕熱的空氣。隨着地層挖掘難度增大——時常會碰到沉箱無法切割的大石塊——華盛頓開始試驗使用炸藥。他擔心空氣質量和設計對工人的影響，卻不知道這時他自己的健康已經受到了巨大威脅。
接下來的幾個月裏，長時間在地下深處工作讓華盛頓氣喘、短暫癱瘓、關節和肌肉劇痛。他甚至請了一位醫生監測在布魯克林沉箱中工人的身體情況，因為布魯克林一端比紐約一端的沉箱更深。華盛頓並沒有充分意識到他與工人們面對的健康問題，而對這些症狀一笑了之，繼續工作。雖然疼痛是暫時的，但四肢的麻痹感沒有消退。他得的是“沉箱病”（caisson disease），病因是氮氣進入了血液，導致劇烈疼痛［會讓患者疼得蜷縮起來，因此這種疾病也被稱為“摺疊病”（the bends）］甚至是癱瘓或死亡。現在我們知道從高壓環境迅速進入低壓環境的危害——比如潛水員需要嚴格控制上升的速度，使氮氣得以排出。但在1870年，沉箱還是一種新的發明，雖然工程師們對在深水環境中的作業危害有所瞭解，但尚未確定防止傷害的機制。
華盛頓陷入了持續的疼痛——胃、關節和四肢都是如此——並且嚴重抑鬱。深受頭痛困擾的他喪失了視力，輕微的聲響都能使他焦躁不已。他是唯一掌握知識、能夠代替父親管理項目的人，但他的身體不允許他積極參與項目，此時即使是日常的簡單工作也讓他難以承受。他的精神狀態讓他不願與艾米麗之外的人交流。似乎羅布林家族這些年來花在設計與規劃大橋上的心血、忍耐和犧牲都將付諸東流。然而，艾米麗在與丈夫和公公相處的時間裏，瞭解了很多橋樑設計與工程的知識，甚至參與了技術研究。於是她開始參與項目。這是巨大的一步——女性參與甚至領導工程項目是史無前例的。尚且不論工地上的工人和投資人是否對她心存疑慮，她自己又是否有信心和決心作為丈夫和工地之間的聯絡人，甚至承擔起總工程師的角色呢？
艾米麗雖然接受過科學教育，但沒有系統學習過橋樑設計，於是她開始向丈夫認真學習。她害怕丈夫無法活着見到大橋竣工，便代替他掌管了所有聯絡工作，定期向公司寫信。她無比專注地學習複雜的數學和材料工程學，學習鋼鐵強度、橋索分析與建造的知識，計算橋索曲率，全面掌握了項目的技術要點。艾米麗堅定地要將這座家族遺產建成。
很快，她意識到僅靠這些技能無法讓她成功領導整個項目：她需要與工地上的工人和有權有勢的投資者們交流。於是她開始每天視察工地、指導工人工作、回答問題。她一方面監督工程進展，一方面在丈夫和項目的其他工程師之間傳遞消息。
隨着艾米麗的自信心不斷增加，她對華盛頓的依靠也越來越少。她憑着直覺做出判斷，而她豐富的知識幫她在問題發生之前就做出預測。所有工地上的工作與信件回覆都井井有條地記錄在案，在會議和活動中她也非常有策略地代表丈夫出面。當官員、工人和承包商前來探望她的丈夫時，她代替丈夫充滿權威和自信地回答問題。［在建造過程中曾經對供貨商進行過誠信調查。1879年，承包商艾奇摩爾鋼鐵公司（Edge Moor Iron Company）的代表急於澄清嫌疑，直接給“華盛頓·A.羅布林夫人”寫信，且並沒有提及希望徵求她丈夫的意見。］
然而艾米麗依然是以丈夫的名義工作。開始有傳聞説她才是真正的總工程師和大橋建造的幕後主力。新聞對她的介紹也含糊其詞：《紐約之星》（New York Star）不乏調侃地將她形容為“一位聰慧的女士，布魯克林大橋辦公室的人已經對她的文風和字跡瞭如指掌”。在整個建造過程中，羅布林一家將私人生活保護得很好，並沒有接受任何媒體的採訪。
雖然艾米麗小心翼翼地管理着項目，但問題還是接連發生：成本不斷增加；20位工人死於事故和沉箱病；華盛頓的健康狀況沒有任何好轉；所謂的“米勒案”（Miller Suit）提起訴訟。倉庫主亞伯拉罕·米勒（Abraham Miller）狀告負責建造大橋的兩個城市，要求拆除大橋，聲稱大橋會讓貿易轉移到費城。他質疑兩市提供項目資金的能力，並提供了許多船長、造船師和工程師證人，願意證明大橋使用的鋼索不安全。議員亨利·墨菲（Henry Murphy）是華盛頓父親長久以來的支持者，全靠他的不懈努力，才讓這一案件塵埃落定。甚至連羅布林一家也沒有逃脱非議——有傳言稱他們與鋼鐵製造商間有幕後交易，並對他們進行了受賄調查，結果最終還他們清白。監管大橋建造的董事會人員更迭，新舊成員之間爆發了政治紛爭。接着在1879年，蘇格蘭的泰河大橋（Tay Bridge）——當時世界上最大最有名的橋樑——在一場暴風中倒塌，75人死亡。《紐約先驅報》（New York Herald）的頭條寫道：“泰河大橋的災害是否會在紐約和布魯克林之間重演？”
雖然艾米麗以丈夫的名義熟練地管理項目，1882年布魯克林市長還是決定以身體不佳為由撤銷華盛頓·羅布林總工程師的職務。市長在董事會發起了解僱華盛頓的動議，要求在下一次會議上投票表決。在激烈的爭執、政治斡旋和媒體報告之後，董事們聚集在一起商議，並投出了自己的一票。
董事們以僅三票之差的多數同意讓華盛頓·羅布林管理項目直至項目完工。幾十年後，當華盛頓被問起艾米麗在大橋建造中起到了什麼作用時，他的答案是，她是大橋建造涉及的各類不同性格的人之間“出色的調解人”。我認為她是一位嫺熟的談判專家：耐心傾聽各方不同的意見，為大家提供機智的提醒，並且在高度政治化的氛圍中緩解困境。艾米麗在這項家族遺產完滿竣工方面，功不可沒。
大橋向公眾開放之前還要進行最後一項檢測：測試馬在橋上快步走帶來的影響。當時，共振——由橋上行人造成的振動——的危害已經為人所知，因此會採取措施保證橋樑在各種交通方式下都堅固安全。艾米麗帶着一隻象徵勝利的活公雞，成為第一個乘坐馬車通過大橋的人。
幾個星期後的1883年5月24日，總統切斯特·阿瑟（Chester Authur）為大橋正式剪綵，她有幸陪同總統的儀仗一同通過大橋，而她的丈夫則自豪地從房間中用望遠鏡注視着她。這一天——之後被指定為“人民日”（The People’s Day）——正式宣告成為布魯克林的官方節日。五萬居民湧上街頭慶祝，希望一睹總統和嶄新大橋的風采。無數的演説讚頌大橋是“科學的奇蹟”，“展現了人類改變自然面貌的驚人能力”。而這座大橋，可以説展現了女性的驚人能力。在慶祝中，華盛頓·羅布林的競爭者之一艾布拉姆·休伊特（Abram Hewitt）説：“艾米麗·沃倫·羅布林的名字將與所有值得讚頌的人性和建造藝術世界中的奇蹟緊緊聯繫起來。”他還將大橋稱為“一座永恆的豐碑，紀念一位女性的無私奉獻和她的傑出才能，雖然她長久以來無權享受相應的教育”（圖7）。
今天，支撐大橋的其中一座橋塔上有一塊銅版，紀念艾米麗、她的丈夫和她的公公，由布魯克林工程師協會（Brooklyn Engineers’ Club）捐獻，上面刻着（圖8）：
大橋的建造者們
紀念
艾米麗·沃倫·羅布林
1843—1903
她的信念和勇氣幫助她重病的丈夫
華盛頓·A.羅布林上校 總工程師
1837—1926
完成了大橋的建造
大橋設計者是他的父親
約翰·A.羅布林總工程師
1806—1869
他將畢生獻給了這座大橋
在每一項偉大的工程背後
都有一位無私奉獻的女性
艾米麗·沃倫·羅布林精於技術，並得到了所有與她共事的人的喜愛。她備受尊重，大橋建造的參與者們不論承擔什麼角色，對項目有怎樣的期待，都對她極為敬仰。作為一位女性，她能夠在各個社交圈中遊刃有餘，受到政客、工程師和工人的歡迎，意見受到重視，指令得到遵循，在女性現身建築工地還是聞所未聞的時代，充分顯示了她出色的能力。
作為一位年輕的結構工程師，我現在與艾米麗建造大橋時的年紀相仿，也深刻意識到建造重要地標建築帶來的挑戰和壓力。但我是在經過了多年的結構工程訓練，有了經驗、指導和支持之後才面對這些巨大挑戰的，並且在這一過程中取得了工程師資格證。艾米麗則是在沒有任何正規訓練的情況下做到這一切的，她甚至不是一個獲得認證的工程師。生活的悲劇迫使她承擔起了未曾想過的責任，她卻成功且優秀地完成了任務。這不是一座普通的大橋，486米的跨度使它成為當時世界上最長的大橋。這是第一座使用鋼懸索的大橋，也是第一座應用如此大體量沉箱，並在其中使用炸藥的大橋。這一工程創舉直至今天仍在使用。
我在研究中驚訝地發現，人們對於艾米麗貢獻的評價差別極大。一些人認為她是項目背後真正的主力，另一些研究則完全沒有提及她。但與同時代的女性相比，她的貢獻需要被認可。我很開心她的名字被刻在紀念碑上。她是我的偶像，因為在一個女性沒有話語權和地位的時代，她面對空前的挑戰，使用了工程師所有的技能——專業知識，與工人和利益相關者溝通的能力，以及不屈不撓的意志——創造了當時最先進的大橋。
作者簡介
羅瑪·阿格拉瓦爾（Roma Agrawal）是一名擁有物理學位的結構工程師。她一直積極向公眾普及工程技術知識，不斷鼓勵女性投身工程行業，為政策制定者和政府提供關於科學教育的建議。羅瑪憑藉卓越的專業能力以及對工程技術的成功推廣贏得了眾多國際獎項，其中包括著名的英國皇家工程院的魯克獎（Rooke Award）。
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