数学模型话安全
由消灭老鼠谈起
办公室有了老鼠，怎么样消灭老鼠？
方法一：用老鼠药、老鼠夹、粘鼠板等手段消灭。保洁阿姨实践证明：刚开始很生效，但老鼠慢慢地聪明起来，能躲开粘鼠板等。
方法二：堵老鼠洞。但“龙生龙、凤生凤，老鼠的儿子天生会打洞”。同事实践证明：连续补了两次吊顶，都被老鼠啃破了。
方法三：清理办公室，消除食物源。实践证明：去除或收好食物后，老鼠踪迹渐渐消失。原来源头治理才是重点。
把安全工作简化为一个模型：老虎和笼子。老虎代表危险源，笼子代表对危险源的防范措施。把老虎杀死，则彻底消除危险；把老虎关进笼子，减弱了有形危险，还存在无形隐患。
我曾写过一条安全横幅：硝+钫=锌氟，谐音“消防=幸福”，寓意：消除隐患，预防灾患，平平安安是幸福。有人说：硝基+元素钫会爆炸的，这条横幅是误人子弟。学化工都知道，硝基化合物易爆，钫是放射性元素，硝基+元素钫，听起来确实危险！
我认为：硝基化合物和金属钫都是危险源，是客观存在的“老虎”。如果难彻底消除，就需要找个“笼子”。这符合化工特色，化工就是化险为夷，化危险为安全。消防本质是车来将挡，水来土掩。即：
正负模型：-1+1=0
-1代表危险源，1代表应对措施，0代表安全。模型很简单，同时很实用。怎么样防范危险？一般有两条途径：
1、请来武松，打死老虎。
消灭老虎当然一劳永逸，笼子也省了。但真实情况常是：老虎杀不得。现仍有两种方法：温和点，驯服老虎；暴力点，把老虎拔牙去爪。总之降低老虎的破坏力。化工实验室有很多“老虎”，如：高温、高压、强电、危险试剂等等，有些危险可以消除，有些难以消除。实验室里的人也是危险源，更是最大的危险源，大多数的事故都是人为造成的。所以强化安全管理和教育十分重要。
2、加固笼子，限制老虎。
加固笼子就能增加老虎逃出来的阻力，降低事故发生的可能性。或放虎归山，建立自然保护区，但保护区本质还是囚笼。比如，化工实验室使用氢气钢瓶，则至少需要安装：易燃易爆气瓶柜和氢气检测探头；实验室使用明火，至少需要具备动火资质，事前做好灭火应急措施。
假定事故是个渐变反应，事实上常是如此：千里之堤毁于蚁穴。定义：笼子对老虎的阻力为事故能垒，如果笼子越牢固，能垒越高，事故越难发生；破坏笼子、逃出笼子、咬人，一顿操作猛如虎，其快慢程度为事故速率。又有：
能垒模型：lnk∝-Ea
k为事故发生的速率，Ea为事故发生的能垒，ln为对数符号。即增加事故发生的能垒，能显著降低事故发生的速率。我用动力学介绍笼子效应，是从物理化学中阿伦尼乌斯公式启发，它与范特霍夫方程、稀溶液依数性方程、能斯特方程等均有相同的对数形式，我曾尝试将其统一起来，尚在探索中。但可以确定，对数模型早已广泛发挥作用。能垒模型解释了安全成本与收益不对称关系，即较少安全成本投入，能带来巨大安全收益。我想这也是各类保险理论基础吧！
如何降低事故危害呢？比如高台上放了一个茶杯，一阵风吹来，茶杯可能会摔下高台。我们可以往茶杯里加水，或者用强力胶水固定茶杯，都是增加茶杯摔下来的能垒。类似安全带、防爆冰箱等作用。再比如，我曾经做有机实验，经常会碰倒玻璃仪器，慢慢长了经验，把玻璃仪器固定好，或推到通风橱里侧。
当然最优方式是取下茶杯或降低高台，降低势能可以降低茶杯被摔的破坏力。这是从热力学得到启发：能量越低越稳定。大自然许多自发性现象，如茶杯落下，都可解释为：
熵增模型：ΔS≥0
ΔS为事件混乱度随时间的增量。即在没有外力做功的封闭系统中，随着时间推移，事件由有序变为无序。比如：没有太阳，生命将会灭亡；没有外加干涉，人会变懒。
混乱状态是危险孕育的温床。怎么样保持低熵、降低混乱度？有两种方法：
1、学会自律，通过外力做功降低混乱度。比如，实验室自我防护：戴口罩、护目镜，穿实验服，能避免许多的安全事故。但很多同学做不到，归根结底就是懒。懒是最容易做到的，因为熵增。懒也是最大的危险源，因为混乱。自律，就要养成好习惯，刚开始需要克服懒惰熵增付出一些努力。当然，自律未必都需要付出很多努力，做喜欢的事或自我认可的事本身就有源源不断的动力，所以首先克服心理懒惰；
2、保持开放，近朱者赤、近墨者黑，如生命接近低熵源——太阳，而生生不息。化工实验室之间进行安全自查和互查活动，让实验室人员了解彼此的安全状况，发现自身问题，学习人家先进做法，消除因混乱带来的隐患。
开放系统是最大的安全，因为存在物质、能量和信息的流通。系统通过及时反馈和消除隐患，以降低混乱程度，如物理化学熵增原理中麦克斯韦妖的作用。那如何构建开放的系统，借助外力做功减少混乱？于是又有了：
系统模型：1+1≠2
系统效应：1+1＞2，即优化系统，整体功能大于部分功能之和。我从列物资清单得到启发：把物品有序归类，但一段时间后，物品又自发回到无序状态。如何克服熵增定律魔咒？我尝试列物资清单，定期更新物资名录，不自觉提醒自己维持物品有序归类的状态。其中，物资、清单和我构成了一个系统，系统的反馈能克服熵增。如近期党支部实验室安全责任片区，逐步建立“党员带头、全员参与”的人员安全网络；通过互联网建立安全检查网络，也渐渐发挥作用。再如危险化学品全周期管理：购买、使用、存储、流转、报废，降低每个环节的风险。当然，也存在系统效应：1+1＜2，即混乱系统，整体功能小于部分功能之和。如过度防护现象：在非有毒有害环境，戴3M口罩毫无必要，还会损伤呼吸系统。
建立系统反馈机制，应对不确定性，增强系统缓冲能力，巩固抵抗危险的防线，进一步得出：
缓冲模型：k=d/D
k为缓冲系数，d是为破坏力，D为防御力。提到防御力，降低破环力，都能够增强系统缓冲能力。从系统医学启发，可构筑自愈型系统：系统自愈是重点，像弹簧可伸可缩。如设置安全四道防线：1、思想防线，提升安全意识；2、制度防线，凡事预则立；3、试错防线，及时消除隐患；4、应急防线，挽救事故损失。
怎么样建立和巩固防线？需要持续安全检查整改。从洗衣服中启发：少量多次洗涤，能提高萃取效率。于是有了：
萃取模型：ΔPn≤0
Pn为第n次检查整改后事故发生的概率，ΔPn为事故发生概率随检查整改次数的增量。即：随着检查整改次数增加，事故发生的几率降低。萃取模型与熵增模型是相反的两股力量，前者需要外力源源不断输入、消除隐患，后者是自发产生混乱、增加隐患。
当两股力量实现平衡，将产生常态化的安全状态。要提高常态化安全状态，就要增加安全检查整改力度和次数。为此，对化工实验室定期开展各层次安全检查整改活动，并形成制度，以维持常态化安全状态。
安全的本质在于连贯性。有了常态化的安全状态，价值积累才能持续，才有：
积分模型：S=∫sdt
s为价值创造速率，即创造力。S代表安全状态下，一段时间创造的价值总量，即生命价值。S是s对时间t的积分。人们常说安全是1，生命价值是1后面的0000。我认为：没有安全的1，生命价值不会归于0；但没有1，创造力曲线不再连续，生命价值戛然而止，或轻于鸿毛、或重于泰山。这是从朱世平生命定律得到的启发：生命意义是持续性积累，实现人生价值需要建立在安全的基础上。读研时，实验遇到瓶颈时，我常常安慰自己：健健康康最重要！毕业后，常常感慨读研最大收获：还拥有健康身体。
小结:
大学老师龙老师曾说：不是学了没有用，而是学了没有设法去用。古人云：用之则为虎，不用则为鼠。总结以上七个模型，主要希望把学到的东西应用出来。安全也要实践与理论两条腿走路，实践到理论重要，理论应用更重要。
正是：
世间万物皆因数，一顿操作猛如虎。