Filozofia pojęć technicznych (128). Katastrofa


21-09-2018 16:02:10

Ricardo Morandi, wybitny architekt i budowniczy mostów nadmiernie zawierzył materii oraz ludziom. Już 40 lat temu, po badaniu konstrukcji swojego mostu w Genui, zbudowanego w 1964 r., nalegał na usunięcie rdzy i zabezpieczenie przed korozją. Rzekomo nie dokonano tego dostatecznie starannie. Ale wcześniej zawierzył materii, projektując most w taki sposób, że mógł on w ogóle osiągnąć stan katastrofalny ze względu na przemiany fizykochemiczne, które musiały z czasem nastąpić. Układ statyczny zamienił się w dynamiczny, a ten przecież nie był przewidziany i zawierał, jak się okazuje, w swojej dynamice punkt (może nawet nie jeden) krytyczny. W efekcie zginęło 39 osób.

Sięgając tu do pojęć z teorii katastrof można zauważyć, że każdy obiekt budowlany, jako układ statyczny, nieinercyjny, nie ma żadnych zmiennych stanu. Takie jest założenie. Układ dynamiczny jest z założenia układem ewoluującym, co opisuje już na wstępie równanie stanu. Katastrofa w technice praktycznie jest możliwa do teoretycznego zbadania tylko wtedy, kiedy nie występuje Deus ex machina, tzn., czynnik zewnętrzny, przypadkowy, nieprzewidywalny. I przeciwnie; badanie wg. teorii katastrof może wykazać, czy wystąpił Deus ex machina, tzn. czy układ dynamiczny nie mógł "sam z siebie" dotrzeć do punktów krytycznych. Obrazuje to najprostszy matematyczny model katastrofy: przyjęcie parametru a = 0 w funkcji kwadratowej ax2 + bx +c. Wówczas funkcja o kształcie paraboli zamienia się w linię prostą. Gdybyśmy chcieli odnieść to do rzeczywistości, to należałoby udowodnić, że miał miejsce proces, w którym musiało dojść do przyjęcia parametru a = 0. Idąc tym tropem teoretycy stworzyli i przebadali wiele mechanicznych modeli katastrofy konstruując układy, w których równanie stanu może ulegać gwałtownej zmianie. Układy tego typu konstruuje także natura; jednym z kluczowych pojęć teorii katastrof jest np. bifurkacja. Klasyczny jej przykład to zachowanie niektórych rzek. Mogą w pewnych warunkach, np. po gwałtownym wezbraniu, zmieniać koryto i wręcz przejść do innego dorzecza. Jeżeli więc konstruktor opracuje jakiś nowy układ dynamiczny, mechanizm, powinien wykazać rachunkowo, że nie może on zmienić równania stanu i ulec chociażby owej bifurkacji. Jest to bardzo trudne, jeżeli dla układu istotny jest czynnik czasu od którego zależy stopień zużycia elementów, przemiany fizykochemiczne, ewentualne odkształcenia itd.

Przy obecnych, zaawansowanych metodach modelowania matematycznego i obliczeń komputerowych samo stworzenie modelu katastrofy nie jest problemem. Problemem jest zebranie wystarczającej liczby danych do układu równań różniczkowych opisujących prawidłowo model. Z taką sytuacją mamy do czynienia m.in. w przypadku katastrofy smoleńskiej, a także - ostatnio - katastrofy mostu Morandiego w Genui. Ale skąd wiemy, że dane są istotne, zgodne z prawdą, a ich liczba - wystarczająca? Ludzie, którzy dostarczają danych mogą być omylni, albo powodowani złą wolą. Pomocne tu jest doświadczenie, analiza podobnych przypadków, ale tylko do pewnego stopnia, bo przecież do tych samych skutków mogą prowadzić zupełnie różne przyczyny.

Katastrofy techniczne można z grubsza podzielić na takie, które są skutkiem przyjętego stopnia ryzyka, zależne od błędów lub celowych działań człowieka, od ukrytych cech samego obiektu technicznego (a więc, umownie, od możliwości przyjęcia tego parametru a = 0) oraz od przypadku. W czasach historycznych przemożne znaczenie miał stopień ryzyka. Nie liczono się choćby z ryzykiem podróży oceanicznych. Zagrożenie okrętu np. holenderskiej Kompanii Wschodnio-Indyjskiej nie zniechęcało do ubezpieczania ładunku, ponieważ liczba jej okrętów była ogromna, a "przebicie" na handlu zamorskim - wielokrotne. Dziś zakładany stopień ryzyka jest niezwykle niski, obniża się też znaczenie błędów ludzkich, gdyż może je naprawić sztuczna inteligencja. Jednak katastrofy są naszą codziennością nie ze względu na awaryjność urządzeń, lecz z powodu rosnącego zagęszczenia naszej "technosfery". W sumie jakość jest coraz wyższa, ale rośnie ilość, a więc szansa nagromadzenia czynników awarii rośnie.

Zygmunt Jazukiewicz

Komentuje Waldemar Rukść

21-22
Aktualny numer WSZYSTKIE
eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl