从全球地震11/30周期分布律揭示的时间新维度

——11/30二维时间坐标系

陈伟

（上海市嘉定区规划和土地管理局，上海，201800）

摘要：根据收集到的自公元1201年以来全球7.5级/中国7.0级以上强震共400余例，通过计算每个震例之间的年差、月差（如取近期发生的地震亦可计算其日差，结果完全类似），发现在不同时间尺度中均存在着两个基本周期数：11与30；根据这两个基本周期数表达出的地震时间分布规律称为“全球地震11/30周期分布律”；本文在概要介绍“11/30地震周期律”基础上，来重点揭示在这一周期律背后所隐藏的更为本质的物理规律：“11/30二维时间坐标系”。

关键词：地震时间差，时间尺度的相对性，基本周期数11和30，全球地震11/30周期分布律，11/30二维时间坐标系

New Dimensions of Time Discovered from 11 and 30 Global Earthquakes Time Periodic Law  

                     ——11 and 30 Two-Dimensional Time Coordinate System

 Chen Wei

(Shanghai Jiading District Urban Planning and Land Authority，Shanghai，201800)

从2001年以来，在充分认识地球历史与地壳运动呈现出的渐变过程与突变过程交替发生的演变规律、吸收当代西方科学理论成果和古代中国自然哲学思想的基础上，经过充分的数学论证，笔者发现在全球地震时间分布的历史长河中，存在且仅存在着二个基本周期数：11与30；且不论取何种时间尺度如年、月、日等，这二个周期数总是存在的；将此地震时间分布规律称为“全球地震11/30周期分布律”或简称为“11/30地震周期律”。本文在概要介绍“11/30地震周期律”基础上，来重点揭示在这一周期律背后所隐藏的更为本质的物理规律：“11/30二维时间坐标系”。

一、全球地震11/30周期分布律

1.对地震活动复发周期的研究

一定区域内的地震活动一般具有地震活跃期与地震平静期交替出现的特点。地震学家们一直在努力寻找和试图发现地震活动在时间上的某些复发周期或轮回周期。

1.1对11年周期的认识

前人经过统计研究发现，地震活动含有11年倍数周期，在历史地震和新近发生的地震中均有表现，例如：

1501年1月29日陕西大荔朝邑发生7.0级地震，1556年1月23日陕西华县发生8.25级特大地震，两者相差55年。

1974年8月11日新疆乌恰发生7.2级地震，1985年8月23日新疆乌恰发生7.4级地震，两者相差11年。

1703年12月31日，日本相模湾发生8.2级地震；1923年9月1日，日本关东南部相模湾再次发生7.9级大震，震级后来修订为8.3级，死亡及失踪超过14.2万人；两者相隔220年（20×11年）。2011年3月11日，距1923年关东大地震88年（8×11年）后，日本本州东海岸近海发生9.0级特大地震及海啸，11年倍数周期再次显现。

11年及其倍数周期在干旱、洪涝等自然灾害事件中也有明显反映，例如：

20世纪陕西省发生了三次特大干旱，分别是1929年、1962年和1995年，这三次大旱事件时间间隔均为33年。

又如，1954年长江流域发生特大洪水，武汉市水位高达29.73米，死亡3.3万人；1998年长江流域再次发生特大洪水，武汉市水位达到29.53米；这两次特大洪水事件相隔44年。

再如，1932年嫩江、松花江流域发生特大洪水，哈尔滨市的松花江大堤溃决20多处，市区淹没在水里长达一月之久；1998年嫩江、松花江流域又发生特大洪水；这两次特大洪水事件相隔66年。

太阳活动周期是太阳黑子数及其他现象的准周期变化，其平均周期约11年，变化幅度在9至13年。因此，在地震、干旱、洪涝等自然灾害事件中反映出来的11年及其倍数周期不能与太阳活动周期完全等同起来；当然不排除它们之间可能存在着相互关联。

1.2对60年周期的认识

除了11年周期外，自然界中存在的另外一个相当重要的周期是中国自古以来就已经认识的干支60年周期。历史上发生的诸多自然灾害事件已经充分验证了这一周期的存在。中国自古有一句老话，叫做：“三十年河东，三十年河西”，实际上是指事物发展过程中存在着一个以30年为单位的变化周期。从数理角度分析，30年周期可视为干支60年周期的半周期，可称为转折周期；而60年周期则可称为复位周期。下面来看一些例子：

1556年1月23日陕西华县发生8.25级特大地震，史书记载死亡人数达83万之多；1976年7月28日河北唐山发生7.8级大震，造成死亡24万余人、伤16万余人；两者时间相隔420年（7×60年）整，属于60年周期的倍周期。

1939年12月27日土耳其发生8.0级特大地震，1999年8月17日土耳其发生7.8级强震，两者相隔60年。 

最新的震例是2011年11月8日东海发生7.0级强震，1981年1月2日东海曾经发生7.2级强震，恰好时隔30年。

1931年长江流域暴雨成灾，长江中下游西起湖北沙市，东至上海变成一片泽国；1991年长江中下游地区再次发生特大洪水，淹没了整个江淮大地；两次洪水事件相隔60年整。

1.3对11、30年倍数周期的重新认识

1999年，在前人研究成果的基础上，通过综合分析，笔者提出如下认识猜想：

从数理角度来看，在诸多自然突变事件中出现的11年与30年两个周期特别引人注目，推测这是两个更为基本、更为重要的周期。

接下来一个引为关注的问题就是：自然突变事件中出现的11年与30年倍数周期是个别存在还是普遍存在的呢？它们仅仅出现在年尺度中吗？二者之间是否存在着相互关联？

2.在全球地震活动时间长河中寻找和发现周期数：11与30.

2.1对地震三要素的重新认识

地震科学中，具体某个地震的发生用三个基本要素来表达，称之为地震三要素，即震中位置、地震震级和发震时间。地震三要素是在地震发生之刻和之后，人们用一定的科学仪器记录下来和一定的科学理论方法计算得出的结果。从时间进程上严格地讲，地震三要素应确切地称为发震三要素。这三个发震要素即地点、震级和时间也构成了通常所说的地震预报三要素。地震学家们在地震发震三要素与地震预报三要素之间不假思索地划上了等号，就是寄希望于能够象经典物理学中运用牛顿力学和运动学原理精确地计算和预测运动物体的轨道位置、运动速度及运行时间那样，去预测和预报地震三要素。可是，直到现在，除了极个别经验性的地震预测预报成功震例以外，这个希望并没有结出现实之果。

2.2对地震时间的重新认识

今天，具体某一个地震的发震时刻是以地震区域当地时间或国际标准时间公元某年月日时分秒表达的，破坏性强震的持续时间大约在数十秒至几十秒。在我们人类用年、月尺度计量单位去研究地震发生时间或复发周期仍然混沌迷茫之时，特大地震却能够在几十秒时间里将一座城市与数万乃至数十万生命顷刻间毁灭；这既是对人类生命的巨大威胁，又是对人类智慧的最大挑战。

因此，现代地震学中，某一个地震发生时间用公元某年月日时分秒表达，是对一个震例发生时刻一种经典物理学的表达方式，也是一种孤立的地震时间点的表达方式。如要研究地震复发周期，就必须计算和研究一定范围发生的许多地震之间的两两时间间隔或时间差，从中去找寻线索；这就是本文研究思路的最初出发点。考虑到中国保存记录有较早及较多的历史地震，而强震复发周期至少在数十年以上，故本文取年、月时间尺度进行计算。 

2.3计算震例时间年差：发现周期数11与30

2001年，根据收集到的198例全球强震震例，运用Excel表计算出每个震例两两之间的年差；在全部数据中，发现了11倍数和30倍数两个周期数（表1列出了其中13个震例的年差数据及分布中出现的11与30倍数周期）；对之前的初步猜想认识，寻找到了明确的线索和依据，随后进入了数理模型的构建和证明阶段。   

2001年以来，又收集了自公元1201年以来全球7.5级与中国7.0级以上400余例强震，在计算出的全部年差、月差数据中，均存在着11倍数和30倍数两个周期数（如取近期发生的地震亦可计算出日差，结果完全类似）。据此，在全球地震时间分布中发现了两个基本周期数：11与30；根据这两个基本周期数表达或呈现出的地震时间分布规律称为“全球地震11/30周期分布律”或简称为“11/30地震周期律”。

3.“全球地震11/30周期分布律”核心要点

“全球地震11/30周期分布律”核心要点如下：

3.1全球地震是在地球内外动力联合作用下地球构造运动与能量转化平衡的产物，每一次地震是地球时空运动过程中的一个点或一次事件，不同能量级别的地震对应于不同尺度的时空运动。

3.2在时间上，孤立地或绝对地去对待地球时空运动过程中的一个点或一次地震事件是没有意义的，真正有意义的是一定时空运动尺度中各次地震事件的时间差；时间尺度存在着相对性，且不论取何种时间尺度如年、月、日等，时间差中存在且仅存在着两个基本周期数：11与30。

3.3根据两个基本周期数11与30，可以自然地建立“11/30二维时间直角坐标系”；依据不同的时间尺度，包括过去、现在、未来所有发生的地震事件均分布在11/30二维时间坐标系中一系列对应的周期链节点上，由这些一系列周期链组成既相对独立的、又互相联系的全球地震事件多重时空分布网。

二.11/30二维时间坐标系

1.二维时间坐标系构架

1.1坐标系构建

根据全球地震时间分布中发现的的两个基本周期数11与30，且11与30两个周期数与地震时间尺度（年、月、日等）的选取无关，故可设定如下：

    横轴E——取11的连续整数倍数设为横轴E，该数轴上的一个基本度量单位E=11（取11的英文单词首个字母E表示），具体时间长度依所选时间尺度（年、月、日等）；如取年，则一个基本度量单位E时间长度为11年；如取公历月尺度，则一个基本度量单位E时间长度为11月；如取日，则一个基本度量单位E时间长度为11日。

纵轴T——取30的连续整数倍数设为纵轴T，该数轴上的一个基本时间单位T=30（取30的英文单词首个字母T表示）；具体时间长度依所选时间尺度（年、月、日等），同上。

图1    11/30二维时间坐标系

Figure1．11 and 30 Two-Dimensional Time Coordinate System 

如图1所示，由此建立11/30二维时间直角坐标系，简称为11/30时间坐标系或E-T时间坐标系。类似于几何上笛卡尔平面直角坐标系，11/30时间坐标系同样可分为四个象限。

1.2二维时间坐标系中时间“0”点的生成

在11/30二维时间坐标系中，由于坐标轴的取值与时间尺度（年、月、日等）的选取无关，故时间尺度存在着相对性；因此，坐标原点也就是时间“0”点的产生或生成不依赖于时间尺度，而仅依赖于两个基本周期数11和30在交互运动中的数理变化关系，即由该坐标系一定象限中11与30周期数逆向运动变化生成的最小公倍数所决定。

坐标原点即时间“0”点的生成遵守或满足如下公式：

    “0”=k*（30*11-11*30 ）或

    “0”=k*(-30*11+11*30)   （ k为自然数）

1.3二维时间坐标系中时间的数学表达

在11/30二维时间坐标系中，事件S相对于坐标“0”点即时间起算点事件的时间间隔或时间差S为：

    S=a*11+b*30 (a、b为限定区间整数）

事件S与起算点的时差可表示为：S（aE，bT)  或简化为：S(a，b)

任意两个事件S1、S2之间的时间差⊿S为：

⊿S=S₂-S₁=(a₂-a₁)*11+(b₂-b₁)*30 

2. 11/30坐标系中的全球地震时间分布

2.1二维时间坐标系中地震时间分布的数学表达

对于前述400余例强震，取公元年、月两个时间尺度，计算出每个震例之间的年差和月差，然后选出与11、30倍数周期相关联的震例，按照11/30时间坐标系中事件时间差数学表达式，可将全部震例表达在该坐标系上，由此构成一张选定时间跨度、时间尺度及地震能级的全球地震时空分布网（表2），部分遗漏的震例并不影响这一地震时间分布网的总体格局及特征。

2.2地震时间分布网中的11/30地震周期链

表2截取了11/30时间坐标系中部分震例的时间数学表达及其分布关系（年尺度）；表中横坐标E为11年倍数，纵坐标T为30年倍数，选2011年为坐标原点（0,0）。若起点年份分别取2001年连续至2011年；则对应每一个起点年份，存在一个对应的11年倍数地震周期链；设2001年为Y1链，2002年为Y2链，如此一直至2011年，对应为Y11链。全部地震均分布在此11个地震周期链上，并按不同的起点年份循环排列分布。如果选取月尺度或日尺度，则具有完全类似的特征，仅仅是每个周期链上关联的震例不同。随着时间尺度的缩小，地震平均能级随之变小，地震空间分布范围随着分散扩大。

若选定时间尺度，则全部地震时间关系在11/30二维时间坐标系中严格按照11/30倍数周期关系排列分布，即表现为如下特征：平行于纵轴T的各列震例均相隔11倍数，属于11倍数地震周期链；平行于横轴E的各行震例均相隔30倍数，属于30倍数地震周期链。

据此，包括过去、现在、未来所有的地震事件均分布在11/30二维时间坐标系中一系列对应的周期链节点上，由这些一系列周期链组成既相对独立的、又互相联系的全球地震事件多重时空分布网。

上述即是“全球地震11/30周期分布律”和“11/30二维时间坐标系”确立的数理基础与依据来源。

三、11/30二维时间坐标系的发现意义

1. 11/30二维时间坐标系的物理本质

1.1“全球地震11/30周期分布律”与“11/30二维时间坐标系”是互为依据、互为关联、互为基础的。前者是后者的地球天然实验室的实验来源，后者是前者的数理基础与逻辑依据。对于两者的发现，可以理解为在天体运行、地球构造运动及其地震活动这一自然系统的运动演变过程中，设想存在着周期数分别为11与30的两个自然时钟运行系统。

1.2时间尺度具有相对性，同类自然事件的时间间隔及其时间“ 0”点的生成是11与30两个时钟运行系统交互作用与迭加合成的结果，符合向量合成法则；时间“0”点的生成具有相对性、非唯一性及周期性。

1.3目前人类运用的一维时间的数理基础模型是基于10进制、12进制、60进制复合而成，由于它们存在可整除关系，几何上为一维直线，因此时间亦成为一维直线。“11/30二维时间坐标系”的数理基础模型是基于天然地震活动时间分布中发现的11与30二个基本周期数，二者不可整除，存在着非线性；由此确立了11/30二维时间坐标系的物理存在。

2. 11/30二维时间坐标系的发现意义

1637年笛卡尔创立平面直角坐标系及坐标几何，成为所有近现代应用数学的基础，为近代西方科学的初创和发展开启了大门。与此同时，对于时间的认识即一维时间观的数理模型却始终贯穿并扎根于几乎全部科学理论与科学实验中。从全球地震时间活动中发现的“全球地震11/30周期分布律”，是地球运动与地震活动天然实验室的实验结果；一方面为研究全球地震时空活动联系和地震预测预防提供了一个全新的模型；另一方面揭示了自然界存在着由11与30两个基本周期数所组成的“11/30二维时间坐标系”，完全打破了人类从后天经验或人工实验室中得出的一维时间观的局限，为重新全面审核中国古代自然哲学思想和当代西方科学理论成果、开辟人类未来科学发展新天地奠定了时间新维度。

参考文献

〔1〕顾功叙：中国地震目录（公元前1831年～公元1969年），科学出版社，1983年

〔2〕顾功叙等：中国地震目录（公元1970年～公元1979年），地震出版社，1984年

〔3〕国家地震局震害防御司编：中国历史强震目录，地震出版社，1995年

〔4〕徐道一等编著：天体运行与地震预报，地震出版社，1990年

〔5〕翁文波、张清编著：天干地支纪历与预测，石油工业出版社，1993年

本篇论文在中国物理学会2011年秋季学术会议（2011.9.浙江大学）“统计物理与复杂系统”分会上作了交流报告，正式发表在《中国科技纵横》2012年第4期。

原文见：

陈伟. "从全球地震11／30周期分布律揭示的时间新维度——11／30二维时间坐标系." 中国科技纵横 4(2012):213-215.

     参阅：全球地震活动不存在单一周期