首页 > 资讯 > 【周末杂谈】根因调查的历史性案例

出自识林

2026-06-14

美国挑战者飞船爆炸的调查，充满了戏剧性，也展示了直因和根因的不同

40年前的这周，是美国挑战者飞船爆炸调查报告发布的日子。当年1月28日，美国航天飞船在升空1分多钟后，在全球实况转播中，爆炸成碎片，船上6名宇航员和1名中学女教师随即身亡。里根总统成立特别调查委员会，由德高望重的前国务卿和司法部长威廉罗杰斯为主席、12位航天航空和军工专家及一位“外行”组成，开展独立、公开的调查。

这位“外行”就是著名的物理学家、诺贝尔奖获得者、加州理工学院的理查德费曼教授。费曼以睿智、直言、幽默、及深入浅出的演讲和写作而为大众所爱戴。选他的初衷是为了提高委员会的公信力，而且结果也的确如此，但恐怕不是按预想的方式。

费曼在调查中发现辅助飞船升空的固体推动器上的O型密封环，因为设计缺陷和操作误判，在低于设计低温下失灵，使得固体燃料在高温燃烧下泄漏，导致飞船爆炸。

密封环失效肯定是直接和关键原因，但是否是根因？

有意思的是，无论是哪种原因，都是委员会所不愿意面对的。要不是有费曼，结果还不知会如何。

费曼认为，密封环失效只是直因，根因在航天局不良的安全文化，即将行政和财务考虑凌驾于科学和工程认知之上。不出事是侥幸，出事是必然。出事后阻碍调查、压制调查结果的公布，是为了掩盖完全可以避免的、屡劝不听的自身错误。

为披露真相，费曼在向全球实况转播的委员会公开会议上，趁大家不注意，将密封环的一块材料浸泡于会议桌上装冰水的杯子中（冰水温度正好是飞船升空当天早晨的温度），抓住一个即席发言的机会，将密封环取出，当场演示受冷后的密封环部分地失去了弹性功能。而这弹性功能正好是密封环的工作原理。费曼就是用如此简单明了的方式，向公众展示了飞船爆炸的技术原因。

接下来的问题就是：航天局知晓这个技术原因吗？若是，为何要让飞船在低温下升空？决定是如何做的，谁做的？这么问下去，事情就复杂了。费曼建议将直因和根因都写到最终要向社会发布的委员会的调查报告中去。委员会主席不同意。费曼威胁说，若是不写进去，他就不在报告上签名，并将独立发布他自己的调查报告。

费曼是美国家喻户晓的科学家、科普畅销书作家。很多人认为他是美国自己培养的最伟大的物理学家。爱因斯坦也是美国物理学家，但他是德国科学家出身，只是在功成名就后移民成为美国人的。费曼不签字、并发布独立意见，这将给委员会的调查报告大打折扣。最后，双方达成了妥协，费曼自己写的调查报告，作为附录F，收录到委员会的调查报告中。

他报告的最后一句话是：“对于一项成功的技术而言，现实必须优先于公共关系，因为自然规律不可被愚弄。（For a successful technology, reality must take precedence over public relations, for nature cannot be fooled.）”，其中“自然规律不可被愚弄（nature cannot be fooled）”，已成为名句。

关于这段历史，有很多实证和评论性资料。费曼本人在1988年去世前，在Physics Today（今日物理）杂志上发表了长达11页的回忆文章，讲了很多有趣的故事。可惜文章有些长，且包含很多技术细节的讨论。为方便读者进一步阅读，识林找了一份篇幅较短，内容丰富，又基于实证的视频，将其讲话转为文字，译成中文，并做了简单的编辑。现提供如下。

1986年1月28日。电话铃响了。我正在加州理工学院做计算。电话那头的声音颤抖着。“费曼博士，挑战者号航天飞机爆炸了。发射73秒后。七名宇航员全部遇难。电视直播了。全国人民都目睹了这一切。”我打开办公室的电视。电视上正在一遍又一遍地重播着。航天飞机在火焰柱的映衬下升空，一切看起来都很完美。然后突然间，可怕的火焰爆发了。固体火箭助推器向四面八方旋转着飞去。浓烟像一棵可怕的树一样在天空中蔓延。碎片落入大海。我看了三遍、四遍，试图理解我所看到的物理现象。这是一场灾难，一场突如其来的灾难，一场本不该发生的灾难。

电话那头还在说话。他们要成立一个总统委员会来调查此事，12名成员。他们想让我加入。我立刻拒绝了。我没兴趣。我已经70岁了，很累，还得了癌症。医生告诉我，我时日不多了。我为什么要把剩下的几个月浪费在华盛顿和官僚们开会上？他们试图说服我。这件事很重要。国家需要答案。总统亲自点名要我参与。不，我再次拒绝。我还有工作要做。真正的工作。物理学。我挂断了电话。第二天，他们又打来，第三天也打来。每次我都拒绝了。我的妻子格温妮丝把我拉到一边。“理查德，你必须做这件事。如果你不亲自查明真相，你余生都会活在疑惑之中。”她说得对。她总是对的。所以我答应了。

第一次委员会会议果然不出我所料。大型会议室，重要人物云集，主席威廉·罗杰斯、尼尔·阿姆斯特朗（美国首位登上月球的宇航员）、萨莉·赖德（现任女宇航员）、将军们，应有尽有。气氛十分严肃，非常正式。NASA（国家宇航局）官员们带着报告进来，谈论燃料箱、空气动力学、风切变、冰层等等，唯独没有谈到究竟是哪里出了问题。航天飞机的哪个部件出了故障？我举手问道：“究竟是哪里出了问题？我们可以看看吗？”他们显得有些不自在。“我们还在打捞残骸，这需要时间。”“我可以去看看残骸吗？我可以和正在检查残骸的工程师们谈谈吗？”罗杰斯打断了我。“委员会不是这样运作的。我们通过官方渠道收集信息。”“为什么不行？”我问道。“我们需要进行结构化的调查。我们不能让大家各自为政。”我不喜欢这个答案，但我没有争辩。至少现在还没有。

会后，我告诉罗杰斯，我要去肯尼迪航天中心。我要和工程师们谈谈。你可以正式安排，也可以我自己去。他意识到我是认真的，便说：“我来安排。”肯尼迪航天中心规模庞大，机库如同大教堂般宏伟，发射台如同工业丰碑，到处都是机器设备。我没有参加正式的简报会，也没有和管理人员一起坐在会议室里。我四处闲逛，找到车间、仓库，找到真正工作的地方。我开始和技术人员、工程师，那些穿着工作服、手里拿着工具的人交谈。

起初，他们有些怀疑。这个老家伙是谁？他凭什么问这些问题？但我告诉他们我是委员会成员。我告诉他们，我想听听他们的想法，而不是他们上司的想法，我想听听他们自己对事件真相的看法。于是，他们慢慢地、小心翼翼地开始和我交谈。一位技术人员把我拉到储藏室的一边，环顾四周，确认没人注意后，打开一个抽屉，给我看照片，是之前航天飞机飞行中O型环（O-ring）的特写。橡胶已经损坏、烧蚀，有些地方烧焦了，甚至呈炭化状。“这种情况我们已经观察多年了，”他平静地告诉我，“在回收的助推器上，O型环也出现了烧蚀、泄漏和高温气体渗过主密封的情况。”“你们上报过吗？”“当然。每次飞行后我们都会写报告。记录所有信息，每一个异常情况，每一个问题。”“这些报告后来怎么样了？”他耸耸肩。“逐级上报。管理层会审查。”然后他的声音渐渐低了下去。“然后就没了下文。”我接话道。“然后我们又飞了一次，”他说。

我继续追问。什么是O型环？它们为什么如此重要？他解释道。固体火箭助推器是由多个部件堆叠而成的。每个连接处都有O型环，也就是橡胶密封件。通常有两个O型环，一个是主密封圈，一个是副密封圈。它们密封连接处，防止高温气体泄漏。如果密封失效会怎样？高温气体以3000度的高温泄漏，像喷灯一样切割金属，穿透外壳、燃料箱，穿透一切。然后，然后就发生了可怕的事情。我又和几位工程师交谈，结果都一样。每个人都知道O型环的问题。多年来，每个人都为此担忧。他们写过报告，但情况没有任何改变。

然后有人告诉我一个关键信息：O型环在低温下性能不佳。我停了下来。发射当天的温度是多少？很冷。非常冷。夜间气温低于冰点。这是我们尝试过的最冷的一次发射。你们当时还担心O型环？我们当时非常害怕。发射前一天晚上开了个电话会议。莫顿·蒂奥科尔公司的工程师建议推迟发射。他们说温度超出了规格范围。他们没有这种温度下的数据。NASA怎么说？NASA反驳说，要求他们证明不安全。但莫顿·蒂奥科尔公司没有相关数据。他们无法证明危险。他们只能说他们不知道。结果呢？NASA把“我们不知道”当成了允许他们继续发射的许可。他们还是发射了。

我是一名物理学家。我知道橡胶遇冷会发生什么。人人都知道。把橡皮筋放进冰箱，它会变硬、变脆，弹性降低。如果O型环变硬，就无法正确密封。点火时接头会打开，而变硬的O型环无法及时膨胀。高温气体就会泄漏。这是简单的物理原理，高中水平。我决定演示一下，不是在实验室，而是在电视直播的公开听证会上。我向NASA要了一块O型环材料。他们给了我一块。他们以为我只是想研究一下。我还去五金店买了一个C型夹。几美元。

2月11日。公开听证会。到处都是摄像机。报社记者。整个委员会成员围坐在长桌旁，面对着摄像机。美国宇航局官员正在陈述。他们展示了图表、图形和技术示意图。他们谈到了发射台上的积冰情况、风况、操作流程，措辞非常谨慎，技术性很强，把一切都描述得非常复杂。他们反复强调，这是多种因素造成的，系统故障，以及各种无法预料的情况组合。他们把这说成是一场谁也无法避免的悲剧事故。

我坐在桌旁，面前放着一杯冰水。这是我特意要的。服务员用奇怪的眼神看着我。谁会在二月份点冰水啊？不过我还是拿到了。我的口袋里装着O型橡胶圈和C型夹。NASA的官员们正在讲话，大家都在关注他们的演示，而我却在准备自己的演示。在桌子底下，摄像机还拍不到的地方，我取出O型橡胶圈和C型夹。我把橡胶圈放进C型夹里，轻轻挤压。不用太用力，刚好模拟它在实际连接处承受的压力。然后，我装作若无其事地，就像在调整水杯一样，把夹好的O型橡胶圈扔进冰水里。水温大约是0摄氏度，也就是32华氏度，和发射当天早晨的气温差不多，甚至可能还要稍微高一点。我静静地等待着。没有人注意到我在做什么。摄像机都对准了NASA的官员们。记者们在认真地做笔记。我只是一个坐在桌旁的老人。他可能不懂技术细节。就让他摆弄他的水杯吧。

一分钟过去了。O型环泡在冰水里，越来越冷，越来越硬。两分钟过去了。NASA的演示还在继续。更多的图表，更多的图形，潜在的影响因素，以及需要进一步研究的领域。没有定论，一切都含糊其辞，模棱两可。我看着时间，看着水里的O型环。橡胶越来越冷，越来越硬。然后停顿了一下。我打开麦克风。“我从模型上取下了这块橡胶，”我说着，举起夹子。所有人都转过头来。“我把它放进冰水里一会儿。”他们脸上露出困惑的表情。我取下夹子，取出O型环。它又冷又硬。“我发现，当你把它解开的时候，”我说着，弯折了一下橡胶，“它不会弹回去。它保持原来的尺寸。换句话说，这种材料在32°F（0°C）时没有弹性。”我把它举起来。橡胶没有回弹。“我相信这对我们遇到的问题有一定意义。”

一片寂静。我刚刚在电视直播中用冰水和橡胶演示了挑战者号爆炸的原因。O型环受冷变硬，无法密封。高温气体泄漏，烧穿金属。助推器失效。航天飞机爆炸。简单明了，无可辩驳。NASA官员们看起来恨不得找个地缝钻进去。罗杰斯怒不可遏。这不符合规程，但我不在乎规程。我只在乎真相。媒体一片哗然。冰水演示的画面被反复播放。那一幕成了经典，但这仅仅是个开始。随着调查的深入，我发现了更糟糕的事情。我开始询问风险。发生灾难性故障的概率是多少？NASA管理层告诉我十万分之一。极其安全。然后我问了工程师同样的问题。他们告诉我百分之一。

管理层说概率是十万分之一，工程师说是百分之一。这可是一千倍的差距啊！这怎么可能？我知道NASA内部存在两种截然不同的认知。工程师发现问题，撰写报告；管理层则受制于截止日期、预算和政治压力，他们根本不想听到问题。工程师说：“我们担心O型环在寒冷天气下的表现。”管理层说：“我们以前在寒冷天气下也进行过飞行，一切正常。”工程师说：“我们运气好，只是出现了烧蚀。”管理层说：“没有发生灾难性事件，冗余设计发挥了作用。”工程师说，如果主O型环以某种方式失效，备用O型环实际上并不能起到冗余作用。管理层说你们反应过度，我们有既定的计划。这种情况持续了好几年。每一次成功的发射都让管理层更加自信。他们逐渐将偏差正常化，把问题视为常态，直到1月28日，小问题演变成灾难性事件。

我把这些都写进了报告中我负责的部分。我毫不保留。委员会试图审查我。他们说我的批评太尖锐了。他们说这会损害NASA的声誉。很好。我说也许确实应该如此。你们太不讲理了。我只是实话实说。这两者是有区别的。你们会缓和一下措辞吗？不，费曼博士。不。如果你们想让我签署一份不包含这些内容的报告，我是不会签的。我会自己发表一份。罗杰斯意识到我是认真的。它会放在附录F里。只要它在那里，我不在乎你们把它放在哪里。

委员会发布了报告。报告主体部分措辞谨慎，用词笼统。然后是附录F，也就是我的部分。真相就在这里。工程师和管理层之间的脱节。百分之一的概率和十万分之一的概率之间的差别。一种将偏差正常化的文化。人们读了这份报告。他们明白，这一切本是可以避免的。工程师发出了警告，但管理层置之不理。有人因为组织上的失误而丧生。我们以前就见过这种情况。什么事也没发生。可能一切都没问题。偏差再次正常化。NASA真的吸取教训了吗？我不知道。

我确信的是，自然规律不可愚弄。这是我在附录结尾写下的一句话。对于一项成功的技术而言，现实必须优先于公关。因为自然规律不可愚弄。你可以愚弄人，你可以愚弄你的老板，你可以愚弄国会，你可以愚弄你自己，但你愚弄不了物理定律。橡胶如果变冷变硬，它就会变冷变硬。任何一厢情愿的想法都改变不了这一点。任何管理压力，任何进度安排都改变不了这一点。现实就是如此。O型环才不管飞机上的老师是谁，才不管总统是否在观看，才不管进度安排或媒体报道。它们变冷变硬，密封失效。高温气体泄漏，航天飞机爆炸。因果关系，物理学，现实。这就是我用冰水实验所展示的。不仅仅是技术上的原因，还有更深层次的真相：自然不会谈判，不会妥协，不会在意进度安排或政治。如果我们想要研发复杂的技术，就必须尊重现实。我们必须听取懂物理学的人的意见。我们必须接受不确定性，必须基于事实而非便利做出决策。这就是挑战者号事故的教训。这不仅适用于NASA，也适用于所有人，适用于所有在复杂系统上做出决策的组织。你无法欺骗自然。

人们问我是否为自己的所作所为感到骄傲。我不骄傲。我怎么可能骄傲呢？七个人死了。克丽斯塔·麦考利夫、格雷戈里·贾维斯、罗纳德·麦克奈尔、埃里森·奥努卡、朱迪思·雷斯尼克、迈克尔·史密斯、迪克·斯科比。他们都死了，因为管理层做出了错误的决定。我既悲伤又愤怒。愤怒的是，这一切本可以避免。愤怒的是，那些愤怒的工程师们被忽视了。愤怒的是，人们把进度看得比安全更重要。我所做的只是确保真相大白。确保那些被忽视的工程师们得到平反。确保管理层无法掩盖真相。我展示了橡胶在冰水中的情况。工程师们早就知道这一点。他们多年来一直在说。我只是找到了一种无法被忽视的证明方法。我所做的仅此而已。找出真相。抛开一切顾虑，无论多么令人不舒服，无论这会让谁难堪，因为现实就是现实。如果我们忽视它，最终它会害死我们。这就是挑战者的教训。这就是我学到的。这也是我一直试图传达的。你无法欺骗自然。别白费力气了。

作者：识林-榆木疙瘩

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