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关于地震波的旋转的混乱认识

已有 584 次阅读 2019-1-14 18:10 |个人分类:科研日记|系统分类:科研笔记

我们搞科研,总是从美国听到一些新概念,大多数都很不错,但是有些也似是而非。比如2009年有一伙人在BSSA上提出要建立“旋转地震学”,其实就不那么靠谱,有点乌合之众的感觉。

 

“旋转地震学”不是没有根据。根据就是传统地震学本质上没有将旋转纳入其核心体系。传统地震学是一个建立在对称性上的理论:应力对称,应变对称,胡克定律对称,等等。而旋转是反对称的。重要的是,旋转客观存在。因此,传统理论需要修正,这就是《非对称线弹性理论》的产生背景。

 

问题是,很多人并不明白旋转到底是什么意思。他们是这么考虑的:质点运动应该有6个自由度,现在的地震仪只能观测三个平动分量;还有三个转动分量从来没有观测,应该设法进行观测。例如自然基金委“2019项目指南”中的“地震科学联合基金”中有一个“六分量地震观测仪器研发”,无疑就是这个思路的结果。

 

其实这是错误的。只不过这个错误由来已久。把物体看成质点的集合,在力学上曾经是一个天才的构想,产生了重要的经典结论。但是,对于连续介质的变形研究,仍然用质点的集合来描述物体,就带来了错误认识。在连续介质研究中,应该用微元来代替质点。二者的区别在于,质点不能变形,而微元可以。

 

地震波的旋转概念来自线弹性理论。线弹性理论研究小变形。这种小变形可以由位移梯度完全描述。位移梯度包含两部分:对称的应变和反对称的旋转。这是准确理解旋转概念的关键所在。也就是说,地震波的旋转,是与应变直接联系的。由此可知,所谓“六分量地震观测仪器研发”是一个“眉毛胡子一把抓”的糊涂提法。

 

旋转有3个分量。对称的应变张量有6个分量。合在一起,就形成了非对称的应变张量,有9个分量。目前,实际上连“应变地震观测”都没有正式得到广泛承认,我们正在为此努力奋斗。一下子要搞什么旋转观测,相当怪异。





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1 张国宏

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