科学信仰 全长5000英尺的海峡大桥，竟被微风摧毁，让风通行有多重要？
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造桥 ， 什么才是最重要的事？对于大多数的桥梁而言 ， 最重要的事就是如何有效地克服重力 ， 让自身屹立不倒 ， 而对于悬索大桥而言 ， 还有一件事与克服重力同等重要 ， 那就是如何让风通行 。
在人类的桥梁建筑历史上 ， 悬索桥的出现绝对可以算得上是一个里程碑 。 首先从外观上来看 ， 悬索桥毫无疑问拥有 更加迷人的外观 ， 其次就结构而言 ， 悬索桥的结构看起来也更加简单 ， 且建筑成本也更加低廉 。 普通的桥梁 ， 为了获得足够抵抗重力的坚固结构 ， 需要建造大量的桥墩 ， 而悬索大桥却只需要两座主塔就可以支撑起一座数千英尺的桥梁 。 目前世界上最大的悬索桥是日本的明石海峡大桥 ， 其主跨达到了1991米 ， 也仅由两座主塔支撑 ， 自1998年通车以来 ， 至今已有20多个年头 ， 稳定性没得说 。
悬索桥集美观、坚固、省钱于一身 ， 但也有一个前提 ， 那就是设计要合理 ， 合理的设计是一架悬索桥的灵魂 ， 如果没了灵魂 ， 那么桥梁便会成为一个虚有其表的摆设 ， 坍塌只在一瞬之间 ， 一个反面的例子就是美国的塔科马海峡大桥 。
塔科马海峡大桥全长1524米 ， 也就是5000英尺 ， 其主跨也达到了2800英尺 ， 其于1940年建成通车 ， 在当时也算得上是世界上第三大的悬索桥了 。 与过往所建造的悬索桥相比 ， 塔科马海峡大桥的外观更加惊艳 ， 可遗憾的是 ， 从这座悬索桥建成之时起 ， 它就在晃动 ， 而且在晃了四个月以后 ， 终于被微风摧毁了 。 这到底是哪里出了问题呢？从人们有意愿建造塔科马海峡大桥到真正开始着手计划 ， 这之间就经历了30余年的岁月 ， 而从着手计划开始 ， 一连串的问题就出现了 。
问题是多种多样的 ， 而所有的问题的关键只有一个 ， 那就是缺钱 ， 在几经磋商之后 ， 最终的拨款额度还是不足以支付建桥的全部费用 。
那么既然缺钱 ， 那别建了不就行了吗？也不行 。 因为大桥一旦建成 ， 从布雷默顿到塔科马就会变得极为方便 ， 而海军在布雷默顿有个造船厂 ， 陆军在塔科马有个军事基地 ， 两方的交通就会变得极其方便 ， 于是军方对建造大桥大力支持 。
一方面钱不够 ， 另一方面又要建 ， 此时救星出现了 ， 那就是莱昂·莫伊塞夫 ， 这位设计师几乎参与了过往十年间世界上所有悬索桥的设计 ， 他提出了一个方案 ， 把原设计中7.6米的桁架梁取消掉 ， 改为用2.4米的钢板来代替 ， 根据莫伊塞夫的理论 ， 这样做不仅不会带来问题 ， 还会使刚度增加 。 如此一来 ， 成本大幅下降 ， 钱差不多就够了 ， 还差一点再通过收税筹集一下也就行了 。
就像我们知道的那样 ， 大桥最终建成通车了 ， 而仅4个月之后 ， 就被微风所摧毁了 ， 怎么会这样呢？
在一个物理系统内部存在着一个共振频率 ， 由于系统存储了动能 ， 所以在共振频率下 ， 很小周期的振动就会产生很大的振动 。 以拍皮球为例 ， 当皮球从地面弹起 ， 快速向上移动的时候 ， 我们用力拍下去 ， 这个游戏基本上就结束了 。
但如果皮球在向上弹起的过程中 ， 我们的手在皮球上方等待皮球弹到最高点要转而向下的时候 ， 我们只需要轻轻往下一拍 ， 皮球就会比之前弹得更猛 ， 按照这种方法 ， 我们很容易就能够拍上几十上百下 ， 这就是一种共振 。
当流体物质通过钝状物体后 ， 会在后方产生两排运动极有规律的非对称的漩涡 ， 而这种现象就被称之为漩涡脱落 。
塔科马海峡大桥倒塌的当日 ， 大桥的晃动就与这种漩涡脱落现象形成了共振 ， 所以大桥越晃越大 ， 最终毁于一旦 。 当然 ， 共振并非唯一原因 ， 那么多悬索大桥 ， 怎么只有这座坍塌了呢？我们可以回过头来说说那个被取消的桁架梁了 。
【科学信仰|全长5000英尺的海峡大桥，竟被微风摧毁，让风通行有多重要？】桁架梁的存在并不仅仅是为了增加桥梁的刚性 ， 还可以让风顺利通过 ， 最大可能减少风振影响 。 但在将桁架梁换成了不透风的钢板之后 ， 风在桥梁上下两方形成了两个相对的漩涡 ， 使得桥梁越扭越大 ， 最终垮塌 。 其实在桥梁倒塌的当日 ， 风力仅为8级 ， 你可能觉得很大 ， 但对于海峡大桥而言 ， 这也就是个日常 ， 只能算是微风 。 拜塔科马海峡大桥事故所赐 ， 从此在建筑工程学的必修课之中多了两门课程：空气动力学和共振实验课 。
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