安全與危險糾纏理論創建及其研究

吳愛軍副教授 李 銳 楊 苗

（西南科技大學 環境與資源學院，四川 綿陽 621010）

0 引言

改革開放40多年以來，我國已經快速成長為第二大經濟體。但高速發展與繁榮的另一面，各種事故卻頻頻發生，造成巨大的人員傷亡和財產損失，諸如，2014年的“8.2昆山工廠爆炸事故”、2015年的“8.12天津濱海新區爆炸事故”、2018年的“7.21宜賓化工廠爆炸”、2019年的“3.21鹽城響水化工廠爆炸”等震驚世人的爆炸事故。大爆炸發生之后，通常做法是，全國各地來一次大檢查，而之后又進入沉靜。這種“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的治理方式是毫無意義的，根本沒有解決實質問題。除了事故發生企業自身管理存在問題、當地政府部門監管不力之外，筆者認為其關鍵問題在于安全科學相對滯后，尤其在基礎理論研究方面沒有新的突破。其中最突出的兩個問題：一是“安全”概念沒統一；二是動態安全理論沒有建立起來。

針對第一個問題，目前有關“安全”概念有很多種。在張景林編著的《安全學原理》[1]中關于安全的定義有以下幾種表述：安全可以是一個復雜系統的動態過程或狀態，過程的趨勢或狀態是人和事物受到的傷害（包括身體的、精神的）或遭受的損失在當時人們可以接受的范圍內；安全還可以是一種特定的技術狀態，即滿足一定安全技術指標要求的物態；安全還可以是人們的一種理念，即人與物不會受到傷害和損失的理想狀態[1]。安全是一個確定性的狀態或過程，并且受到的損失和傷害對于當時的人們來說，是已經接受并且能夠接受[1]。事故也是一個確定性的狀態，并且遭受的損失超過了當時人們可以接受的范圍[1]。吳超[2-3]認為安全是一定時空內理性人的身心免受外界危害的狀態；劉潛[4]認為安全是人的身心免受外界因素危害的存在狀態（或稱健康狀況）及其保障條件。傅貴[5-8]采用歸納法定義安全有兩點：一是沒有事故的狀態；二是沒有不可接受的事故發生風險的狀態。

以上是幾種較為典型的安全概念。正如《安全學原理》所寫：狀態、過程、技術安全、理念都是定義這個概念應該考慮的內涵，足見對安全下定義之難，形成統一更難[1]。筆者認為，以上4個內涵當以“狀態”最難判定，特別是對系統在過去、現在與未來的狀態進行明晰和界定。

針對第二個問題。現如今，人類對安全的認識已經由無知、局部、系統的安全認識進入動態的安全認識階段[1]，對安全認知越來越接近事物發展的基本規律，即安全系統是個動態的開放系統[1,3,9-14]，安全是個動態的狀態或過程。雖然各界對安全有了動態的認知，但相關安全理論仍使用的是“靜態內核”，因此必須突破現有的認識上的禁錮，建立動態安全理論。其突破點就在于搞清楚系統在過去、現在與將來時間里存在的方式及狀態。

本文借鑒量子糾纏理論，提出了“安全與危險糾纏”理論學說，建立了安全與危險糾纏模型，分析了其糾纏機制。在此基礎上對安全、危險等定義進行了新的闡釋。基于新理論對系統在不同時空存在的狀態即方式進行分析，擴展了“安全與危險糾纏”的基本特征，糾纏方式及其理論意義，以幫助更好的理解其理論內容。“安全與危險糾纏”理論的創立將為安全科學發展提供新思想，擴展新方向。

1 安全與危險糾纏理論

量子糾纏理論能夠給我們一個什么樣的啟示？

1.1 量子糾纏

什么是量子糾纏[16]？

假設一個零自旋中性π介子衰變成一個電子與一個正電子，它們各自朝著相反方向移動，電子移動到區域A，A區域的觀察者會觀測電子沿著某特定軸向的自旋；正電子移動到區域B，B區域的觀察者也會觀測正電子沿著同樣軸向的自旋。在測量之前，這兩個糾纏粒子共同形成了零自旋的“糾纏態”是兩個直積態的疊加，以狄拉克[15]標記表示為：

兩種狀況疊加在一起，每一種狀況都有可能發生，不能確定到底哪種狀況會發生，因此，電子與正電子糾纏在一起而形成糾纏態。

如果不去測量它們，那么這對電子和正電子會共同形成零自旋的糾纏狀態。如果觀測其中一個粒子，比如電子，那么它們之間的糾纏態就會確定，導致電子和正電子都有了相反狀態的自旋。如果觀測電子的自旋為下，那么與之糾纏的正電子自旋必為上，這種現象叫塌縮，如圖1。

微觀世界中同時處于多重疊加態的量子，它們旋轉的方向或者它們多重的疊加狀態在擴張的軌道上并沒有做出任何改變或者選擇，而是因為觀察者的觀察或者其它量子的作用，促使量子和它們在擴張軌道上運動途中的運動軌跡，瞬間改變了時間參考系并且同時塌縮。

圖1 量子糾纏示意圖Fig.1 Quantum entanglement schematic diagram

物理學家對于微觀世界的現象百思不得其解。歷史上出現了兩個用宏觀世界中糾纏類比微觀世界糾纏的經典案例。一個是著名的薛定諤的貓。他的貓處于量子態，不打開箱子，永遠不知道貓是死是活，倘若采取各種手段去獲得了信息，那等同于觀察了貓，就會導致量子態的塌縮。另一個是波特曼決定：波特曼兩只腳上的襪子顏色總存在“不同顏色”關聯，且顏色是隨意的。當人們看到他一只腳上穿紅色（花色等）襪子時，立刻得出另一只腳上的襪子不是紅色（花色）。這或許是最簡單的宏觀世界里的“糾纏”了。

1.2 安全與危險糾纏機制

借鑒這樣奇妙又神奇的量子糾纏理論，筆者對“安全”與“危險”這對矛盾體有了新認知。平時人們所認識的“安全”和“危險”實質上是一種信息，是無法定義其大小，而微觀世界中的量子是最小的不可分割基本單位，可見，兩者具有相似性。為此，建立起“安全與危險糾纏”理論模型，如圖2。在一個系統里，箭頭向上表示“出現”狀態，箭頭向下表示“不出現”狀態。那么，安全與危險都有兩種狀態，即“出現”和“不出現”。

（1）在安全與危險糾纏的系統中，每一種情況都有可能發生，但不能確定具體哪種情況會發生。因此，安全與危險糾纏在一起而形成糾纏態。如果人們不去觀察它們，那么安全和危險就會共同形成糾纏狀態。

圖2 安全與危險糾纏理論模型Fig.2 Theoretical model of safety and danger entanglement

（2）如果觀測其中一個狀態，比如安全，那么它們之間的糾纏態就會確定，導致安全和危險都有了相反狀態。如果觀測“安全”是以“出現”方式顯現，那么與之糾纏的“危險”就會以“不出現”的方式而顯現。這種現象叫做“安全與危險”組成系統的塌縮。

這里的“觀察”是指人們通過各種手段得到該系統的安全信息。

（3）生產必然伴隨著風險。人類所追求的理想狀態就是始終保持著“安全與危險糾纏”狀態（以下簡稱“安危糾纏”），并使其向“安全”方向塌縮。

如圖3，截取系統在一個微小時段內的狀態進行分析，圖中的虛線框表示下一時刻即將到來的狀態。當沒有人員和財產損失，直至生產任務結束時，整個系統“安危糾纏”狀態就會完全坍塌為安全狀態，我們說整個過程系統是安全的，而當“安危糾纏”狀態向“危險”方向塌縮時，事故就出現了，該系統這種“安危糾纏”就被中斷或停止。一般情況下，系統越可靠，其糾纏的時間就越長，反之，糾纏時間就越短。

圖3 安全與危險糾纏機制示意圖Fig.3 Schematic diagram of entanglement mechanism of safety and danger

通過以上分析可見，“安全與危險糾纏”是指系統中的“安全”與“危險”這一矛盾體以相互依存、交織或疊加的方式而存在的狀態或過程。此定義包含兩個內容。一是“安全”與“危險”糾纏的方式是相互依存、交織或疊加；二是糾纏其實也是系統存在狀態或過程，強烈的依賴時間。若系統越可靠，則安全與危險糾纏的時間就越長，反之，亦然。

因此，這里給出“安危糾纏”有其自身糾纏機制：安全與危險糾纏是系統存在狀態或過程，因此是有始有終的。若系統在某一時刻向危險方向塌縮時，則事故出現，該系統的糾纏狀態就會立即中斷或停止；若系統的糾纏態向安全方向塌縮時，則系統在下一時刻的糾纏狀態就會立即顯現，即向安全方向塌縮時，系統的糾纏狀態不會被中斷，這與前者相反。當任務結束時，在此過程中若無任何事故，則整個系統的糾纏態就會塌縮成一個具體的狀態——安全，反之，則以事故結束。

1.3 “安全、危險和事故”基本概念的新認知

從哲學方面論述：安全與危險是事物的一對矛盾體，彼此以對方的存在而存在，且隨著時間而不斷變化。這就是“安全與危險糾纏”理論的哲學基礎。在沒有借鑒量子糾纏理論之前，人們對于系統在時間維度下存在方式與狀態容易產生困惑。平時人們所認知的安全與事故，其實是系統塌縮后確定的、不斷被定格在歷史坐標上的狀態，是一種相對靜止的狀態；而系統在當前與未來則處于“安危糾纏”的、不確定的，是隨著時間不斷變化的狀態，是一種相對運動的狀態。這是“安全與危險”糾纏理論的核心內容，也是區別于其它概念和理論的關鍵要點。這個內容填補了其它安全理論在這方面的空白，使得安全理論更加完善。

“安全”與“危險”均存在于系統的“過去、現在和未來”整個生命周期中，而它們又各自以顯性或隱性方式存在。

在過去的時間里，系統是塌縮的、確定的狀態，但是，安全與危險并沒有彼此分離，而是以“一顯一隱”的方式存在。當安全以顯性方式存在時，則危險以隱性方式存在，反之亦然；而當前時刻，安全與危險均是以顯性的方式糾纏在一起的，呈現出不確定的狀態；而未來，安全與危險均是以“隱性”的方式糾纏在一起的，也是不確定的狀態，因為它們還沒有到來，所以沒有發生，見表1、2。

為了更好說明系統在整個時間軸上呈現的方式與狀態，用圖4進行示意。圖中用點陣加上純色表示顯性，用方格加上純色表示隱性。

表1 系統存在方式與狀態Tab.1 System existence and state

表2 安全與危險存在的方式Tab.2 Safety and danger existence

綜合以上分析，明確了系統在不同時段里存在的方式和狀態，以及“安全”與“危險”各自在整個時間軸上存在方式。至此，基于“安危糾纏”理論，我們來重新認識以下幾個“熟悉又陌生”的概念，見表3。

圖4 安全與危險狀態變化示意圖Fig.4 Schematic diagram of changes in safety and dangerous state

表3 幾個名詞新認知Tab.3 Some new concepts

因此，通過以上分析，安全的概念就可以形成統一認識，這個意義是非常重大的。

1.4 舉例說明

“安危糾纏”理論較為抽象，下面舉兩個個例子進行說明。

例1：2018年5月14號上午7：00多，川航由重慶飛拉薩的3U8633航班飛行途中駕駛艙右座前風擋玻璃破裂脫落，機組實施緊急下降，中途安全備降成都。在這個過程中，這位3U8633航班機長冒著極其惡劣環境將其飛到成都降落。整個飛行至成功備降的過程，可以這樣來理解：從乘客進入飛機，到中途出現險情，一直到飛機迫降即將著地之前，整個飛機內所有人員與飛機所呈現是“安危糾纏態”。而當飛機安全落地，停靠在停機坪，乘客走出艙門的那一刻，該系統就塌縮成一個明確的狀態——乘客與飛機安全了。

例2：一場球賽從開打到比賽結束前一秒鐘，都無法預判最終誰勝誰負，只知道“誰暫時領先或落后”等，直至比賽結束才見分曉。整個比賽過程中每只球隊都處于“勝負”糾纏態，當比賽結束的哨子吹響那一刻，整個比賽就塌縮了，每只球隊的“勝負”狀態立刻顯現。

基于以上分析，所謂的安全與危險其實是一種信息，而這對信息之間存在一種糾纏機制，就是安全出現的時候，危險就不出現；當危險出現時，而安全就不會出現。在當前時刻，安全與危險是以顯性的方式糾纏在一起；而過了當前時刻，即成為過去時段，系統就會立即塌縮成一個確定的狀態——安全或者事故。但是安全與危險糾纏態是一個特殊系統，要是塌縮為安全狀態時，該系統下一時刻以隱性方式存在的“安全糾纏”狀態就會到來并顯現，系統的“安危糾纏”狀態就可以繼續持續下去，直至任務結束；倘若系統的“安危糾纏”狀態塌縮為事故時，系統遭到破壞而無法正常運行或被中止。

2 安全與危險糾纏方式與特征

2.1 安全與危險糾纏方式

針對不同風險值條件下具體系統的“安全與危險糾纏”方式差異較大。如高爐煉鋼車間的安全與危險糾纏方式就是防范“高溫燙傷、起重傷害”等風險；建筑工地的安全與危險糾纏方式就是防范“高處墜落、物體打擊”等風險；紡織廠的安全與危險糾纏方式主要是防范火災威脅。糾纏方式的差異只是行業表現形式不同，但它們的“安全與危險”糾纏本質是相同的。

對于低風險、高安全情況，通常無危險感存在。如日常辦公、家中休息時，如果說此時人正處于安全與危險糾纏的狀態，恐怕無人接受。但是對于高風險狀況，如起重吊裝過程中，其風險值隨著物體提升高度增大而增加，與低風險情況相比，人們對此過程的“安全與危險糾纏”狀態的感受要深刻的多。雖然有時系統危險有害因素的顯現度不夠，但它們作為客觀存在也是不容忽視的。一旦條件成立，危險即刻顯現從而導致事故發生。

2.2 安全與危險糾纏基本特征

由以上的理論基礎，筆者總結出“安全與危險糾纏”具有以下基本特征，見表4。

表4 安全與危險糾纏基本特征Tab.4 The basic features of the entanglement of safety and danger

3 理論意義與存在問題

3.1 事物存在狀態與方式認識的改變

我們生活在一個塌縮的世界，通常看到的都是事物確定的狀態，諸如“對與錯”、“黑與白”、“美與丑”、“善與惡”及“安全與危險”等等。量子糾纏為我們人類揭示了事物可以第三種狀態存在——不確定性，如安全與危險兩者相互疊加、交織或糾纏的狀態，這個理論可以幫助人們從新的角度認識安全與危險。平時人們所見到的安全與事故其實是系統在過去時段內已經塌縮的、確定的狀態，是不能決定而只能影響現在與未來的狀態。具體可以從以下4個方面來分別敘述：

（1）人的安全行為和不安全行為始終存在于人的自身。人既可能輸出安全行為，也可能輸出不安全行為，這是由人的生理和心理共同決定的，而人的生理與心理狀態又會受到外界因素的影響，比如環境和工作時間等，在惡劣環境里人更易疲勞、困倦，長時間工作也會使人產生麻痹、倦怠、松懈、粗心、誤操作等不安全行為。換句話說，人的安全行為與不安全行為的輸出是可以選擇和控制的，正確認識這一點對事故預防具有積極意義，例如，可以通過加強管理，提高人的安全意識，以及改善人的工作環境，通過提高機械化、自動化水平來減輕工人勞動強度，降低不安全行為的顯現，從而減少事故發生的幾率。

（2）機器與設備的安全與不安全狀態始終存在于運行過程中。在一定能量和物質的介入下，機器容易出現磨損、疲勞、發熱、腐蝕等，有的設備長時間運行容易發生有毒有害物質的外泄，這些都會導致事故發生。因此加強設備的保養、維護和維修對于正常運轉，延長其壽命，保障安全生產有著重要作用。

（3）良好的工作環境是促進安全生產重要條件。但許多行業的工作環境是非常惡劣的，并且隨著時間逐漸變化，這對人的身心、設備運行都會產生重要影響。因此，建設良好工作環境是安全生產的重要保障。

（4）管理也是安全狀態和不安全狀態的統一體。良好的管理能夠促使人、機、環向良好方向發展，而低質量的管理會使得人、機器和環境惡化，事故頻發。因此發現并抑制不安全因素的出現，管理是最好的也是最有效的方式。

3.2 維持“安危糾纏”狀態的重要條件

從系統角度可以清晰分析出，要想讓系統長時間保持“安危糾纏”狀態，并使其不向危險方向塌縮，必須保持“人機環管”4個要素均處于良好的運行狀態。從圖5可以看出，表面是安全與危險兩個因素相互糾纏-塌縮，其實是人機環管4大要素所包含的各種能量、物質、信息所組成的復雜系統及其彼此之間的相互糾纏與塌縮。這個復雜糾纏系統需要投入大量的人力、物力與財力，才能支撐其安全運行。

圖5 安全動態系統理論體系構架圖Fig.5 Theoretical framework of dynamic security system

3.3 事故是可以預防的

事故的發生不是立刻顯現的，往往有其是前因后果和征兆。這就要求加強日常管理，實行動態的管理，及時排查隱患，并進行治理，將事故消滅在萌芽狀態。對于高危行業，要加強日常監管，包括人機環管4個要素進行梳理。只有實行動態的管理，才能捕捉系統瞬息萬變的風險和隱患，才能在第一時間將其控制并解決。如果已經發生了事故也可以通過調查，了解事故發生的原因。

3.4 推動安全科學發展的重要手段

系統的“安全與危險糾纏”的兩大特征是動態性與不確定性，這為動態安全管理提供了理論支撐。所謂的動態安全管理不需要精確到一分一秒，根據不同行業進行調整。對于低風險的行業，將 “掃描”周期擴大為天、周、月、甚至季度等；而高危行業，則要增大“掃描”頻率，短則需要精確到一分一秒，長則達到分、小時、天。及時發現隱患并進行排除，這樣才可以徹底的減少事故的發生。

由于系統的復雜性，事故發生的偶然性與隨機性較強，因此加強日常動態管理可以及時發現隱患。同時也說明前一秒安全并不能代表下一秒的狀態是安全的，只有不斷加強動態管理才可以實現安全效益和經濟效益的雙贏。

3.5 安全科學與技術的發展

“安全與危險糾纏”理論就是一種動態理論，而動態安全管理關鍵是通過各種手段及時獲取信息并反饋，這符合安全科學發展規律。動態安全系統理論構建需要借助現代科學技術，如大數據、互聯網和物聯網、5G等技術與手段，實時采集相關數據；結合具體問題，建立適合的安全數學模型，對采集的數據進行計算與分析，篩選出合理的評價指標，快速給出系統的安全評價指數，及時將安全危險隱患消除，使其恢復“安全與危險”糾纏的狀態。由此可見，把靜態轉變為動態的管理方式，必將推動安全科學與技術的快速健康發展。

3.6 存在問題

安全與危險糾纏理論是在借鑒量子糾纏知識的基礎上建立起來的，有一定的積極意義，但也存在一些問題。

（1）安全與危險糾纏與塌縮的機制沒有搞清楚，這將是一項長期任務。

（2）理論尚處于起始階段，對一些安全事故發生機制、事故突變機理、復雜安全系統，以及具體預防事故和提升系統安全等方面仍需要積極探索。

（3）理論與現代科技相結合的問題，特別是安全建模、數據采集與處理、安全評價指標選取和驗證等方面，仍需要做大量的工作。

4 結論

通過對安全定義以及存在方式的認識模糊，不能形成統一，嚴重滯后于科技、經濟的發展等問題的分析，構建的“安全與危險糾纏”理論模型，闡述了“安全與危險糾纏”理論基本觀點，及其特征和意義。

（1）借鑒量子糾纏理論，提出了“安全與危險糾纏”理論。借鑒量子糾纏理論，建立了“安全與危險糾纏”理論模型，闡釋了安全與危險糾纏-塌縮機制。對“安全”、“危險”和“事故”等基礎概念進行新的闡述。明確了“安全”與“危險”均存在于系統的“過去、現在和未來”整個生命周期中，而它們又各自以顯性或隱性方式塌縮或糾纏為確定或不確定的狀態。

（2）闡明了“安全與危險糾纏”基本特征及其理論意義。闡明了“安全與危險糾纏”具有主觀、客觀、多維復雜性和時間等基本特征。分析了其理論建立的意義，即危險始終伴隨著安全的存在，維持其糾纏態是需要條件的；事故是可以預防的，動態管理是未來安全管理與科學研究的重點，也是生產安全的重要手段；新理論必將對現有安全基礎理論及技術起到支撐與推動作用。

（3）分析了理論存在問題。安全與危險糾纏與塌縮機制、事故發生機制，以及與現代技術相結合等方面仍需做大量的工作。