第1章
如何與工程師無障礙地溝通

人們向東遷徙的時候，在示拿地遇見一片平原，便定居在那里。他們互相商量：“來吧，讓我們制作磚塊，把磚燒透了。”他們就以磚塊為石，又以柏油為漿。“來吧，”他們說，“讓我們為自己建造一座城和一座塔，塔頂通天，傳揚我們的聲名，免得我們流散到四面八方。”耶和華降臨，要看看凡人所建造的城和塔。耶和華說：“他們在此，為同一種族，用同一語言，如今他們已開始如此行事，此后他們意欲所為便沒有辦不到的了。來吧，讓我們下凡去那兒，攪亂他們的言說，使他們彼此無法溝通。”于是，耶和華使他們從那里流散到四面八方，他們便停止造城了。這就是為何那里被叫作巴別（即巴比倫），因為上帝在那兒攪亂了世間的語言。

——《圣經·舊約全書·創世記》（Genesis 11: 2-9）

結構曾被定義為任何用于承受載荷的材料的組合，而研究結構是科學的傳統分支之一。如果一個工程結構倒塌，就可能出現人員傷亡，因此工程師務必小心謹慎地探究結構的行為。然而遺憾的是，當工程師要向大家普及他們的專業時，麻煩就來了：他們總是說著奇怪的用語，于是一些人便會認為，研究結構及其負載的方式的確令人費解、無關緊要，也非常無聊。

但是，結構無處不在，我們實在沒法視而不見：畢竟，所有動植物以及幾乎所有的人造物都必須能夠承受某種強度的機械性力量而不致損壞，所以實際上，萬物皆有結構。當我們談論結構時，我們不僅要問為何建筑和橋梁不會坍塌，機器和飛機為何有時會壞掉，還需要問蠕蟲為何長成那種形態，以及蝙蝠為什么能飛過玫瑰花叢而保持翅膀完好無損。我們的肌腱如何工作？我們為何會“腰酸背痛”？翼手龍的體重怎么那么輕？鳥類為何有羽毛？我們的動脈如何工作？我們能為殘疾兒童做些什么？為什么帆船要那樣裝配帆索？為什么奧德修斯之弓很難拉開？為什么古人晚上要把戰車的輪子卸下來？希臘投石機如何工作？為什么蘆葦會隨風搖曳？為什么帕提儂神廟如此壯美？工程師能從天然結構中得到什么啟示？醫生、生物學家、藝術家和考古學家能從工程師那兒學到些什么？

事實表明，理解結構的原理和損壞的原因是一場斗爭，其艱難與漫長遠非常人所能預料。直到最近，我們才補上了所欠的知識，使得我們能以某些有效或巧妙的辦法回答上述一部分問題。當然，隨著將更多塊拼圖匯集組裝，整個圖景越發清晰：這門學科整體上不再局限于專業研究的狹窄范圍，而越發貼近大眾的普遍利益，普通人從中也能有所收獲。

本書講述了關于自然界、工程技術和日常生活中的結構元素的現代觀點，探討了對強度及支持不同載荷的需求如何影響各種生命體和機械裝置的發展，包括人的進化。