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回首2001年9月11日，我们想到的大多是“人”。我们哀悼袭击中的遇难者，同情他们的家人，敬重那些救援工作者，并反思这次惨痛的经历。但与此同时，我们也记得在那天见到的所有科技产物——劫机犯用作飞行炸弹的飞机，被飞机撞毁崩塌的建筑，还有用于大规模搜救及清理工作的重型设备。和历史上发生的无数次事件一样，9.11袭击也是一次人与机器的大碰撞。 而当天最引人注目的科技产物，无疑就是世界贸易中心建筑群。袭击过后，世界贸易中心双塔不仅成为此次事件的象征，也成了世界人民的情感集结所在。
在本文中，我们将铭记双塔曾拥有过的一切：非凡的技术成就，完美典范的化身，最后也成为一个令人震惊的警号，提醒着人类自身的脆弱。通过纪念这个辉煌的建筑，我们向其蕴涵的精神致敬，并悼念袭击中的遇难者。 起源 人们通常认为，在纽约修建世界贸易中心的最初构想来自戴维·洛克菲勒，他是实业家约翰·戴维森·洛克菲勒众多孙子辈中的一员。但事实上，二战结束后不久就有人提出过这一构想，比洛克菲勒早了十年，不过后者才是真正将其付诸实践的人。 20世纪50、60年代，时任大通曼哈顿银行董事长的洛克菲勒正致力于复兴曼哈顿下城。他希望用新建筑为该地区灌注活力，这与他父亲在20世纪30年代通过修建洛克菲勒中心来振兴曼哈顿中城的做法如出一辙。作为计划的一部分，戴维·洛克菲勒提议修建一座用于国际贸易的综合性建筑，位置就在华尔街东端。他相信，这个集办公室、宾馆、展厅、证券交易中心和众多店铺为一体的贸易中心，定能刺激该地区的经济增长。
在20世纪60年代，洛克菲勒显然能从世贸中心工程中有所得益。当时他刚在金融区修建了造价高昂的60层大通曼哈顿银行大楼，并希望提升银行投资的价值。当然，他也受到了国际团结精神的促动。世界贸易中心会让全球各地的人齐聚一堂——这是二战后数十年内的崇高理想。 在哥哥纳尔逊·洛克菲勒（时任纽约州州长）的帮助下，戴维·洛克菲勒让纽约港务局也参与进来。当时的纽约港务局就是现在的纽约-新泽西港务局，是一个负责纽约和新泽西港区公共工程的政府机构。虽身为公共机构，但港务局的运营和私营企业一样——直接向“客户”收费并通过投资而不是税款赢利。 自1921年成立以来，港务局主要负责桥梁、隧道、机场和公交运输，还尚未承担过任何与世界贸易中心规模相近的工程。尽管如此，由港务局负责世贸中心工程仍是最合理的选择。因为它集政府关系、各类资源和征用权于一身，实属难得。 1958年，洛克菲勒授权对世界贸易中心进行初步设计。1960年，港务局参与进来。1961年，初期计划公布于众，而此后的进度则大大减缓。数年中，港务局遭遇了重重阻碍：财政问题、公共关系障碍、法律纠纷等。至于驱赶建筑地数以百计的商家和民居这一做法，更是不得人心。 处理完种种谈判和后勤冲突后，直到1966年大楼才开始动工。此时的工程设计和规模已彻底变样，下一节将对此进行阐述。 世界贸易中心的最终设计是团队协作的成果，它汇集了几十名建筑师、结构工程师和管理人员的心血，带领他们的则是一些顶级人才。港务局的杜苏里最后选定了工程组，并负责整个设计和施工过程；工程的总建筑师山崎实提出了“双塔”构想，以及建筑群其余部分的基本布局；结构建筑师Leslie Robertson和John Skilling则解决了如何让双塔“站起来”的难题。 最终的建筑群包括七座建筑，核心部分是矗立于露天广场之上，高度超过415米的110层双塔。这种纪念塔式的设计新颖、张扬，却又貌似简单。 在修建大楼的同一时期，大多数新修的摩天楼都是围绕网状钢骨架而建。按照这种设计，支承结构会遍布整栋建筑。金属桁条用铆钉首尾固定，形成立柱，并在每个楼层与水平梁式桁架相接。由于支柱都位于建筑内部，因此建筑外部只需承受自身重量即可。这些外部幕墙可以用任何材料制成，包括普通玻璃。 但世贸中心工程组采用的方法略有不同。他们决定把大楼建成长长的“筒体”，所有支柱既环绕建筑外部，又位于中央核心。本质上说，每座塔都成了一个“盒中盒”，两个盒子通过每层楼的水平桁架相连。 “外盒”长宽各63米，由宽36厘米的钢柱构成；每个建筑面有59根钢柱，每两根钢柱间仅相隔1米多。广场以上的每一层楼的钢柱间均安装了56厘米宽的窗玻璃。山崎实显然有恐高症，他认为小窗户让建筑感觉更安全。钢柱外包金属铝，给双塔披上一层耀眼的银色。每座塔中心的“内盒”长41米，宽26米。构成盒子的47根重型钢柱圈出了一片开阔区域，用于安置电梯、楼梯井和洗手间。
这种设计有两大优点。首先，它让建筑物具有非凡的稳定性。除了承担一些垂直负重（大楼重量）外，外部钢柱还要经受作用于塔身的全部水平力量（风力）。这就是说，内部支承结构只需承担巨大的垂直负重。 其次，这种筒体设计有利于打造出绝妙的房地产架构。由于支承结构移到了大楼外围和中央，因此无需在每层楼到处安放笨重的支柱。业主可随意利用每层楼约0.3公顷的可用空间。 大楼中心的垂直支柱一直向下延伸至底楼之下，穿过基底构造，直达地面下的扩展底座。而扩展底座的设计是，每根支柱直接竖立在铸铁板上，铸铁板则放在格排垛顶上。格排垛主要由一堆水平钢粱构成，这些钢粱以两层或多层并排放置（见下图）。格排垛安放在厚厚的混凝土垫层上，而混凝土垫层则浇铸在地下深处坚固的基岩上。这种金字塔形状会将来自支柱的集中力量分散至一个宽阔、坚固的平面上。等钢柱放置到位后，再用混凝土覆盖整个构架。
在邻近每座塔地基的广场上，间距狭窄的外围支柱就立于“支柱林”上。拱形的支柱林将间距狭窄的支柱产生的重量分散到更粗的支柱上，这些粗支柱的间隔为3米。而所有这些支柱都位于地基中另外一些更小的支承地基上。
为了抵御水平风力，摩天楼需要合理平衡稳定性与柔韧性。大楼必须够坚固，以抵受住风力的推挤；但也必须够柔韧，有一定的弹性，以吸收一些风能。 世贸中心工程组进行了大量测试，估算在不影响大楼中的人员的情况下，可允许的最大摆动幅度。他们将结构模型放入风洞中，甚至还诱使不知情的测试对象进入用重型液压机钩起的移动房间内。 最终，工程组设计出“双塔”造型，使大楼能朝任意方向摆动0.9米。为了将摆动感降至最弱，他们在整栋大楼的支柱和楼层桁架之间安装了约10000个粘弹性阻尼器。这些阻尼器中的特殊粘弹性材料可以微微移动，但也会迅速恢复原状。换句话说，它可以稍作退让，然后回到初始位置，以此吸收大楼摇动时产生的大部分冲击。
世贸中心工程组为两座“巨塔”提出了截然不同的系统方案。他们决定利用多重电梯分割通往高位楼层的路线，而不是装配足够的电梯来把每个人从底楼载往其目的地。如果人们想从底楼去顶楼，就需要从一部电梯转到另一部电梯，就和在地铁系统内换乘一样。 首先，从主厅乘高速电梯直接前往第78层的空中走廊。在那里，人们可以直接前往想去的楼层。为了维持秩序，所有限载55人的电梯的每侧都有门——乘客从其中一侧进入电梯，向前移动，从另一侧走出电梯。这样，乘客就能在电梯上升途中一直保持良好秩序。 从本质上说，每座塔都相当于由三座首尾堆叠的建筑组成。事实证明这种系统非常成功——每座塔共有99部电梯，每部电梯只为特定楼层服务，楼里的人可以方便、快捷地来往于各处。世界贸易中心建成后，大多数超级摩天楼都采用了相同的基本系统。 在向上竖起“巨塔”之前，港务局必须向下挖建大楼的地基。巨型摩天楼必须立于基岩（即地表土壤下的坚硬岩石）之上，否则就无法站立起来。为了到达基岩层，工程组必须在修建的第一个阶段大量挖土。在世贸中心建址，基岩位于地下17-24米之间。挖到这种深度显然不容易，但对修建摩天楼来说实属平常。然而，世贸中心工程组却遇到了意料之外的特殊挑战。由于大楼建址紧邻哈得孙河，数米以下的土壤就已经被水完全浸透，一旦工程组开挖，挖掘点将会被淹没。 若想排干哈得孙河的河水，则要耗费数不尽的后勤资源。此外，挖掘工作也会危及河岸其他大楼的稳定性。因此，港务局决定放弃挖掘，转而采用非常规的“泥浆槽壁法”，这种方法此前主要用于修建地铁。 这种方法其实也相当简单——至少从概念上讲。工程组要用挖掘机向下挖出宽0.9米的槽壁，到达基岩层。一边挖掘，一边灌入用水和膨胀土和成的泥浆，这种膨胀土名为膨润土。膨润土泥浆会沿着槽壁各侧膨胀，从而阻挡地下水的渗入。
每完成6.7米的槽壁，工程组就会向洞内放入一副狭窄的七层钢构架。然后一边从槽壁底部注入混凝土，一边从顶部抽出泥浆。
这样就在地下建起了坚固的钢骨混凝土墙。工程组重复修建了152个构架部分，每个横跨6.7米。这些构架共同组成一个大盒子，有两个城市街区宽，四个城市街区长（约152x304米）。这个盒子俗称“浴缸”，为双塔的地基结构筑起一道防水墙。 “浴缸”建好后，工程组就可以开始向下挖掘至基岩，以便放置大楼的基坑支护。但唯一的问题是，“浴缸”内的土壤是让围墙保持在原位的基本支护手段，如果将内部泥土移除，外部泥土和水的重量就会向内推压围墙。为了在修建地基时固定围墙，工程组必须布置地下挂钩，也就是从围墙延伸至“浴缸”周围岩石的缆绳。这样可以给墙体提供暂时支撑，直到工程组完成“浴缸”内的支承结构。 围墙固定到位后，工程组就开始挖掘地基。最后他们挖出了约76.5万立方米的填土，并倒入哈得孙河中，扩展了河岸。事实上，挖掘工作让原有的纽约地产面积增加了11.3公顷，形成了现在的巴特里公园城。 当工程组向下挖到基岩时，就为双塔的支承结构炸出一些巨大的深坑，然后开始为上面的大楼修建庞大的地基结构。此外，这个基底构造还有七层楼的可用空间，可以容纳停车场、商店和地铁站。 要让双塔树立起来，不仅是一个极富挑战性的工程难题，对于后勤工作来说也是巨大的挑战。世贸大厦需要的钢材数量庞大（共计约20万吨），但建筑工地上可供随时存放钢材的空间很少。为了不占用过多的建筑工地空间，同时保持工程进度，港务局不得不制定“即时钢材配送”规定。 按照这个规定，所有钢材都先从钢材厂运往新泽西的一个大型铁路站场。每块大型钢材都标有长长的标识号码，指明在何时何处使用。根据建筑进度，港务局会按需要钢材的确切时间将其从站场运往工地。小型钢材用卡车运送，大型钢材则使用拖船。 整个建筑过程是由内及外的。首先，工程组将内核的钢构架修至特定高度，然后在周围装配围墙。外围结构实际上是由与横梁（称为拱肩）相连的立柱的预制部分构成。预制部分宽约3米，高约2、3层楼，重约22吨。 然后在外部围墙与内核之间安置楼层结构。楼层也是预先装配好的，其中顶部为波纹金属表面的桁架，厚81厘米。要建好每个楼层，工程组还必须在金属表面上浇铸混凝土，最后再铺瓷砖。楼层部分预装了管道，用于放置电话线和电缆，让稍后开始工作的电工轻松不少。钢结构放置到位后，工程组就将外层“皮肤”——阳极化铝贴到围墙上，这些铝已经预先切割成大的面板。 上述工作一步接一步地进行，双塔也越建越高。工程组用四台大型起重机（每座塔四台）将钢结构吊进相应位置，并安置到装在筒体结构内的长型钢结构上。随着楼层逐渐完成，起重机可以用重型液压机升到更高位置。 在工程组向上修建的同时，其他工人则开始装饰建好的楼层，安装百叶窗并粉刷墙壁。事实上，在双塔正式开放之前，就有很多企业迁入它们在世贸中心的新办公室了。 世界贸易中心建筑群于1973年4月4日向疑虑重重的纽约市民正式开放。从构想到完工，这项工程一直受到众多纽约市民的强烈反对。被强制赶出大楼建址的商家和居民感到心烦意乱；对于港务局牺牲公共交通设施，巨额投资这项工程（估计超过10亿美元，相当于现在的45亿美元），居民深感费解；环保学家对一些建筑方法提出质疑；还有一些著名的建筑评论家也认为双塔大而不当、虚有其表。当时对于港务局、设计组和工程组来说，世界贸易中心建筑群的盛大开业当然值得庆贺，但要赢得纽约市民的认可，仍是长路漫漫。 十年后，世贸中心终于为纽约人所接受，继而获得全国其他地区人们的认可。凭借在多部影片中的高调亮相，如1976年翻拍版《金刚》，伍迪·艾伦拍摄的《曼哈顿》，以及《超人》系列影片。双塔作为纽约的一员受到了大家的赏识。
双塔的名声大振也得益于几项惊人之举。世贸中心完工后，有跳伞运动员用降落伞从塔顶成功跳下；有攀登者爬上大楼；还有一位法国杂技演员踩着绷索在双塔间来回走动。仅数年，双塔的独特形象就成为纽约明信片、体恤衫和各类广告上的主角。世贸大厦也逐渐成为纽约引以为豪的标志，稳固了它身为美国象征的地位。 双塔之所以赢得纽约市民的喜爱，还在于它提供了俯瞰全市的新视点。游客可以上至世贸中心2号楼（南塔）顶部，在室外观景台上远眺美妙绝伦的地平线。天晴的时候，还可以看到各个方向64公里以外的地方。预算充足的游客可以前往世贸中心1号楼（北塔），在雅致的“世界之窗”餐厅中一览美景。在观景台和餐厅开放后，就连一贯批评世贸中心的人也赶去一饱眼福。 大多数纽约人（以及大多数美国人）对双塔的了解都来自大楼外面，但众多在塔内工作的人则享有截然不同的视角，他们不仅能感受双塔庞大的身躯，还能亲历塔内丰富多彩的日常活动。世界贸易中心容纳了大约500家企业，共计50000名员工。其中包括银行、律师事务所、经纪行、电视台、出版社、慈善组织以及航空公司等等。此外，塔内还有九座针对不同宗教信仰的礼拜堂。 通常情况下，每个工作日都有20万游客从世界各地来此游览。塔内的活动规模庞大且持续不断，俨然一座独立的城市。 2001年9月11日早晨，在恐怖分子袭击双塔后不久，大楼看起来似乎仍屹立不动。飞机撞入时导致双塔大面积被毁，但至少在地面目击者眼中，以及数百万美国人从电视上看到的那样，整体结构似乎依然完好无损。可不到一小时后，世贸中心2号楼就轰然倒塌，紧接着1号楼也在40分钟后崩塌。袭击发生后数周内，联邦应急管理局（FEMA）联合美国土木工程协会结构工程学会（SEI/ASCE）组建了科学家和工程师小组，严密调查大楼倒塌的原因。根据录像、目击者描述和残骸分析，调查组在2002年4月公布了对大楼倒塌过程的假想。2002年8月，隶属美国商务部的美国国家标准技术研究院（NIST）宣布将费时2年、耗资1600万美元研究大楼的坍塌原因。 下文概述了联邦应急管理局评估组的调查结果，与袭击发生后数周内各类媒体估计的大致相同。若想阅读完整报告，可以访问联邦应急管理局网站。 当飞机撞上双塔时，碰撞主要以两种方式对每栋大楼造成破坏：
让人惊讶的是，支承结构遭受的最初破坏并没有令大楼倒塌。而据该报告和众多著名工程师宣称，世界上大多数摩天楼若遭此撞击，都会在数秒内分崩离析。尽管如此，撞击已将大楼的所有垂直负重都转移到剩下的支柱上，这便大大增加了支承结构要承受的压力。 该报告称，如果支承结构没有承受额外的负重，双塔仍有可能屹立不倒。但大火产生的超高温——某些时候可能超过了摄氏1090度，导致外围立柱、核心立柱以及二者间的楼层桁架承受了巨压。 关键问题就在于火势——也就是大火蔓延的总面积。建筑火灾通常都由小火开始，例如一摞纸上有一根点燃的香烟，然后逐渐扩散到更大范围。在这种情况下，通常是燃料（可燃烧物品）最充足的地方火势最猛，而大火也只会严重损坏燃烧最密集处的支承结构。如果大火从摩天楼楼层的西北角燃起，那么当火势蔓延到东南角时，在起始点燃起的大火已经烧尽大多数燃料，火势也就没那么凶猛了。其结果是，大火不会一下子将最大的压力施加到整个支承结构上。相反，会逐渐、依次向支承结构的不同部位施压。 但世贸中心起火时，燃烧的飞机燃料在几秒钟内就蔓延到好几个楼层。熊熊大火几乎向这些楼层所有地方的支承结构都施加了超乎想象的压力。 此外报告还指出，撞击产生的冲力除掉了钢材上喷附的大部分防火材料，使得支承结构更易受到高温破坏。 高热导致钢铁支承结构膨胀、扭曲、弯折，渐渐削弱了大楼的稳定性。在这期间，什么事都可能发生。例如，立柱和楼层桁架间的连接体可能断裂，令部分楼层跌落到下方的楼层，撞断中心与围墙之间的连接体，并可能导致围墙沿线的支柱向外弯曲。每个断裂的连接体和弯曲的钢材部分都会增加作用于相连钢材部分的压力，直到整个结构虚弱到无力支撑大楼的高位部分。 一旦如此，每座楼的顶部就向大楼的低位部分倒塌。从本质上讲，就像一幢20层的大楼坍塌在另一幢建筑的顶上。在撞击之前，高位结构会对低位的上部结构持续施加向下的压力，也就是其自身重量。很显然，低位的上部结构的坚固程度足以承受这份重量。但支柱倒塌后，大楼的高位部分开始移动，而向下的重力又加剧了这种移动。物体的动量（运动量）等于其体积乘以速度。因此，当固定体积的物体速度增加时，其动量也会增加。这便会增加该物体向另一个物体施加的总压力。 以铁锤为例，就能明白这个原理。铁锤放在手上时，您毫发无伤。但如果它落在您的脚上，就会造成一定伤害。同理，向前挥动铁锤，就能施加足够的压力，把钉子钉入墙中。 每座塔的高位结构倒塌下来时，其速度陡增，动量也随之增加。动量增加所产生的冲击力，破坏了受损区域正下方支柱的结构整体性。因此支柱垮塌，并全部落在更下方的楼层上。就这样，下坠的大楼结构产生压力，将低位的上部结构撞裂，由上往下一层层将大楼压垮。 换句话说，大楼质量的势能、大楼高度产生的位能以及重力都转化成了动能，或运动能量（该报告写到，世贸中心1号楼的势能为4x1011焦耳）。这也是专业炸药爆破工拆除空置建筑时使用的基本原理。 世贸中心2号楼虽遭受撞击在后，却先于1号楼倒塌。最有可能的原因是以下两个：第一，第二架飞机的飞行速度高于第一架，因此2号楼遭到的即时损害更大；第二，与撞击1号楼的飞机相比，撞击2号楼的飞机冲进了更低位的部分。结果导致2号楼内扭曲的支柱承受的负重大于1号楼的扭曲支柱，这就合理解释了它们为什么会更快弯曲。 虽然大楼的支承结构最终没能抵挡住肆虐的大火，但仍凭借其坚固的结构挽救了数千人的生命。在大楼坍塌之前，每栋大楼内经历了撞击的人员仍有约99%能向外疏散。倘若不是双塔具备超凡的结构稳定性，死亡人数极有可能上升至数万名。 袭击发生后的数月里，美国乃至全世界都有大量的工作要做。当大多数人还在为已经发生的惨剧梳理情绪时，1500多名消防员、搜救小组人员、钢铁工人、工程师、重型设备操作员以及其他工作人员就干起了实实在在的体力活，在灾难现场清理世界贸易中心的废墟。
灾难现场的工作首先从搜救开始，工作人员要小心翼翼地搬开残骸，寻找可能在空隙之中的幸存者。在开始的几个小时，搜救人员主要是排成队列，以便小心而有系统地移除大楼残骸。这对确保幸存者和工作人员自身的安全都至关重要。灾难现场混乱而危险，里面有扭曲的钢材、混凝土和残骸，随时都可能移位。 搜救组还动用了重型设备，如挖掘机和起重机。由于楼下的地面不够平稳，架起巨大的起重机也是个大难题。双塔和周围建筑倒塌时，坠下的钢材在世贸中心广场上砸出不少大窟窿，令大部分基底堆满了残骸。因此搜救人员不仅要仔细检查地面上的一堆堆废墟，还要在堆满残骸的坑洞上工作。工程师们则必须为重达300吨或800吨的起重机寻找安全、平稳的落脚处。
此外，灾难现场的工作组还必须考虑地下“浴缸”的稳定性。坍塌产生的冲力破坏了使“浴缸”固定到位的大部分地下支承结构，有发生大面积地陷的危险。为了维持基底的相对稳定性，负责清理的工程师不得不改装原本将围墙固定到位的挂钩系统，直到他们建出具有持久性的支承结构。这就需要向地下钻孔，然后在围墙和四周的基岩之间搭建新的挂钩缆绳。 清理工作进展缓慢，因为工作组必须小心翼翼，还要用一辆辆卡车将大量残骸运往斯塔腾岛的垃圾填埋场。到2002年5月清理结束时，工作人员已送走10.8万车残骸，重约180万吨。尽管任务艰巨、进展缓慢，工作组还是提前完成了工作，且费用大大低于预算。
清理工作结束后，美国人开始把注意力投向世界贸易中心建址的未来，并提出了各式各样的设想。这正是全美人民强烈情感的深刻写照。他们想修建一座纪念碑，以此悼念死者，并纪念这历史上的重要一天。但与此同时，大多数美国人也希望修建新的办公大楼，这样就可以重返世贸中心原址工作。CNN.com的这个页面列出了数十种由业余爱好者和专业人士提供的设计方案，您也可以访问曼哈顿下城开发集团网站，查看最终选定的设计方案。 很显然，美国民众普遍怀着伤感的情绪：大多数美国人希望原址可以反映9月11日承载的沉痛和悲伤，但同时也不愿让这次袭击抹杀了当初塑造了双塔的精神力量。不仅美国式的生活方式要一如既往地继续下去，国际贸易也将持续发展。工程师和建筑师们仍要继续大胆设想——无论是象征意义还是实际层面，这些对整个美国都极其重要。
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