美国地质调查局讲：人类不能预报地震；同时，又有人翻出1997年Geller在Science上发表的文章“地震不能预测”；更有博文认为叫嚣“地震能预报”的人是“人类的罪人”。十年过去了，事情的发展到底是怎么回事呢？

 

 

 

地震预测是鸡肋，还是火焰山

 

——关于地震预报、预测与预防的思考(二)

 

陈绥阳

 

2008-6-6

 

 

    在拙文《地震预报是痛苦的决策》中，将“地震预测”与“地震预报”加以区分，其实这不是我的观点。在陈运泰院士答科技导报记者问中就说“在公众的语言中，甚而在专业人士中，对‘地震预测’和‘地震预报’通常不加区分”。而我仅仅是重复地震预报需要两个基本的要素：地震预测和科学决策。

 

    2008年6月6日，南方周末网上发布了一篇文章《美国地质调查局：人类不能预报地震》，以问答的方式回答“人类能够预报地震吗？”“答：不能。无论是美国地质调查局还是加州理工学院或者任何其他科学家都没有预报过一次大地震。在可预见的未来他们不知道如何预报，并且也不打算知道。”于是，美国地质调查局从根本上否定了地震预报。

    前几天，2008年5月28日，在《中国青年报》上发表了我素来敬重的方舟子先生的文章“地震预测的梦想与现实”，借用1996年11月一次伦敦国际会议说：“地震本质上是不可预测的，不仅现在没法预测，将来也没法预测”。从而从地震预测的科学性方面否定了地震预报。

    方先生在该文一开头就提出谁在“预测”地震呢。经过一翻分析后，引用“里氏震级”的发明人里克特在1977年的评论说：“记者和一般公众冲向任何有关地震预测的建议，就像猪冲向满槽的猪食……地震预测为业余人士、狂人和欺世盗名的骗子提供了一个狩猎乐土。”至少“大师”、“国宝”要比冲向满槽猪食的猪文雅多了。当然，国人是喜欢猪的，这里有喜气洋洋的猪八戒，珠光宝气的金猪年，甚至祖先造的“家”字，就是洞里有一头猪。

    而且，对于1975年政府部门对海城地震的预警，“只能说是一个偶然”。用《美国地震学会会刊》2006年7月一篇综述来讲，它是“混乱、经验分析、直觉判断和运气的混合”。

    还有什么样的字眼可用来挖苦中国的地震研究呢？

 

    为什么不能预测地震呢？“梦想与现实”一文，指出如下三点：

    (1) 从技术上讲，“如果要预测一个大地震，就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节，而这是不可能的。”

    (2) 从理论上讲，“他们(Geller等)认为，地球处于自组织的临界状态，任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线性的，其初始条件不明，很难预测。”

    (3) 从认识的方法论上讲，“如果想通过监控前兆来预测地震，也是不可行的”。因为，“无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来”，甚至“令人怀疑‘地震前兆’是否真的存在”。

 

        如是看来,地震预测研究无异于鸡肋一块。然而，对如上这么难的否命题该如何解读呢？笔者只好再做功课，向专家学习。这里，有两篇重要的参考文献：

 

        [1] 吴忠良，蒋长胜.近期国际地震预测预报研究进展的几个侧面. 中国地震. 2005，21(1)：103—112

        [2] 吴忠良，蒋长胜.统计预测、经验预测、物理预测——近期国际地震预测预报研究的启示. 中国地震. 2007，23(3)：211—224

 

        吴忠良先生是中国地震学会副理事长、国家地震局地球物理研究所所长，曾任中国地震局分析预报中心任兼职副主任。文[1]中的观点曾与陈运泰院士及S.Yu. Balassanian，G.Gibson，D.D. Jackson，V. I. Keilis Borok，L.Knopoff，A.Peresan，Sornette，L.R. Sykes，田诚也等专家讨论。

 

        1、Geller 的声音是不是国际社会上唯一的声音？

 

        罗伯特•盖勒(Robert J.Geller，日本东京大学地球物理学家)大概是国际上最有名的“不可预测派”代表。早在1991年Geller就挑起了这场争论。1996年11月在英国伦敦由英国皇家天文学会、地球物理联合会召开了“地震预报体制评估研讨会”。会后(1997年)，Kogan，Geller，Jackson三位教授联名在Science发表了“地震不能预测” (Earthquakes cannot be predicted)的论文。该文的结论是：地震是无法预测的，应该打消可能会在几小时、几天或几个月之前预测到地震的希望。他们说的“地震预测”是特指“地震短临预测”。这就是问题的背景。

        事实上，国际学术组织一直十分重视地震预测预报问题[1]，1997 年的争论，对地震预测预报研究并未产生显著的影响。对于这场争论的发展状况，吴忠良先生说：“7年后，2004年，《自然》(Nature)杂志刊登的《思路的剧变》(A seismic shift in thinking，Cyranoski，2004)指出地震预测预报研究开始出现‘升温’，这是一个很大的转折。”

        吴先生随后又指出，英语语境中的forecasting 和prediction 具有与汉语语境中完全不同的含义(D. D. Jackson , 2004. Earthquake forecasting and prediction，预印本)。按照亚洲地震委员会(ASC)前副主席G. Gibson 的说法，forecasting 说的是something would happen (probably)，而prediction 说的是something will happen (definitely)。“几年前,很多科学家认为，对地震来说，forecasting 和prediction 都是不可能的，而现在，主流观点认为forecasting还是可能的，但prediction 非常困难。这是一个不小的转变。”

        包括“地震不能预测”的作者之一Jackson教授不但认为forecasting 是可行的,而且做了很多forecasting 的尝试[1]。陈运泰院士也说：“他们说的地震预测是地震短临预测，事实上，和我同在国际大地测量学与地球物理学联合会(IUGG)任执行局委员的作者之一Jackson不时有地震预测的研究论文发表。”

        1999年英国《自然》杂志电子版组织论坛，讨论地震预报的可能性问题，很多专家参加了论坛的讨论，这在国内网站上可以见到，这一讨论所反映的观点更为平衡。

        显然，十年前，国内外的许多地学工作者并没有听从Geller的话而自废武功，难道今天还会自废武功吗？

 

    2、地球是不是“处于自组织的临界状态”？

 

    在陈运泰院士回答《科技导报》记者黄永明的提问中，陈院士讲：“在地震的‘可预测性’讨论中，他们和许多专家都认为，地震是一种‘自组织临界现象’；因为在物理学中自组织临界现象具有内禀的不可预测性，所以他们便认为地震是不可预测的”。他进一步说：“可是，地震是不是一种自组织临界现象，这不是一个靠‘民主表决’、‘少数服从多数’可以解决的问题！多数人认为地震是一种自组织临界现象，并不能说明地震就是一种自组织临界现象！此外，他们从地震是一种‘自组织临界现象’的这一在科学上并未确立的观点出发，主张放弃它，不再去研究它，主张转向只研究一些基础的科学问题、工程抗震问题的看法也是欠妥的，严重脱离了社会的需求，很难苟同。”

    Geller认为“地震不能预报”的根据之一，是地震可以看成是一种自组织临界现象(SOC)。然而Knopoff 认为这是不对的，他指出，地震具有“SO 但不C”的特点，尤其是在考虑余震之后，地震的震级—频度关系是具有特征尺度的，而不是像SOC模型所建议的具有“尺度不变性”。Ben Zion 也认为，地震活动是一种“间歇性临界现象”，而不是自组织临界现象，从而地震的发生具有可预报性[1]，等等。

    在1999年《自然》杂志组织的关于地震预测的辩论中，对SOC(自组织临界性)模型进行了讨论，但是SOC适用于地震预测的什么，或者SOC是否对地震有良好的解释，均未取得一致意见。可见，目前并没有结论支持地震是一种自组织临界现象。

    据说，1977年诺贝尔化学奖得主普利高津在1966年的“理论物理与生物学”国际会议上，提出了物质系统从无序向有序转化的“耗散结构理论”，由此开始了自组织理论的研究。同年，哈肯在激光实验的基础上，提出了“协同学”，试图解决系统自组织的原因。到1979年，又有1967年诺贝尔化学奖得主艾根在生物化学反应的基础上提出了“超循环：一个自然的自组织原理”。这些理论并不产生于地学的直接研究中，因此地震是不是地球系统自组织临界状态的现象，确实需要进行艰苦的科学研究。如果这得到地学研究的证明，那对地震产生机理的认识一定比现在要深刻得多。

    目前，有不少研究是从物理机理上探讨地震的内在随机性。随机性不是不可研究的，也许地震波的信号是一个隐马氏模型或隐马氏场。

 

    3、正确认识提出的问题

 

    (1) 吴忠良先生指出，Geller“关于地震预报的评论(Geller , 1997) 也许过于极端。但是，他强调地震的‘可预报性’问题要从物理上回答，却是有建设性的。”随后，在[2]中从“统计预测”、“经验预测”、“物理预测”的角度讨论了世纪之交地震预测预报研究的国际进展。其中，“物理预测”包括地震孕育和发生的物理模型、地震断层带性质的观测和实验研究,以及对震源的直接探测和钻探。

然而，在讨论“统计预测”、“经验预测”、“物理预测”之间的关系后，吴先生认为这三个方向“尺有所短、寸有所长”,而对“把经验预测或统计预测变成物理预测”的发展战略提出了质疑。他说：也许可以得到的一个结论是,将来地震预测预报问题的突破,并不是“物理预测”取代“经验预测”或“统计预测”,而恰恰是从这三者的“结合部”出现一些新的东西。

 

        (2) 临震预测方面，美国也有人一直从事这方面的研究工作，但是对于临震预报，美国科学家也没有更好的预测技术。美国伊利诺大学香槟分校（UIUC）中美地震中心主任埃尔纳赛近期表示，到目前为止，还没有人能正确预测地震。但是，在小范围进行长期的观测和试验，应该予以鼓励。

        早些时候，Kossobokov等(1999)就开始对中期地震预测的模式识别方法(Keilis- Borok的TIP方法)进行“向前预报”检验。2004年3月2日Keilis-Borok领导的小组于向加州地震预报评审委员会(CEPEC)提交了预测洛杉矶市附近的地震危险性的报告。这一“预报”为新闻媒体误读为该地区“将于2004年9月5日前发生里氏6·4级地震”。结果，到时候地震并没有发生。

        因此，美国地质调查局基本思路是“防”。当已经知道某个区域是一个地震活动区或者地震带时，美国就会投入很大的力量来对这个区域进行实时监测。同时，美国还研究一种预警系统，它能在地震发生的几十秒钟之内把重大的设施和设备关闭。

 

    4、没有过不去的火焰山

 

    地震预测是世界难题，难免有人在研究上会转向。因此Geller主张大家转向搞基础研究。当然，基础研究也是很重要的，并有可能最终会导致研究上的突破。可是，在预防和减轻自然灾害方面，发展中国家深受财力、资源限制，建筑质量总体上都不如发达国家。后者可以通过增加投入，提高房屋的抗震性能收到预防和减轻地震灾害的实效。因而，发达国家对地震预测需求的紧迫性远不如发展中国家。陈院士指出：“Geller他们这些生活在发达国家的人，其体会、感受、需求与生活在发展中国家的人们大不一样。”因而，“Geller的主张有失偏颇。”

    陈运泰院士进一步指出：“地震预测的确是很困难的，正是因为困难，才需要有地震学家去攻坚。如果很容易，还用得着养着这些人吗？因此，地震工作者要迎接挑战，知难而进，这是我特别希望加以强调的。”

        下面的一段文字摘自傅承义教授为梅世蓉《中国地震预报概论》所写的“序”：

    “地震预测是百年来尚未解决的科学难题之一。中外虽都有些预测成功的例子，但是都免不了偶然因素，没有取得可信的科学依据。因此不断有人提出，地震预报究竟是否可能的问题。从逻辑上讲，这个问题现在难下结论，不过预测地震是一个造福人类的崇高事业，既然还没有理由说预测不可能，为什么不能作为一个奋斗目标而坚持下去呢？这是一个信念问题，不是必须先有事实证明，然后去做的问题。身为20世纪的科学家，特别是地学家，解决地震预测之谜，人人都有道义上的责任！对经历过或看过大地震所造成的人间悲剧的人，这种提法是不过分的。”

 

 

这次方先生的板子可没有打在民科的屁屁上。我真替我国的地学工作者担忧，一方面是汶川大地震给我国带来空前的灾害与损失，这拷问着科学工作者的责任与良心，另一方面是地学研究中客观存在的重重困难，现在在研究前景上又面临国际主流科学家的全面否定。我真想不出他们该如何才能突出重围。没有比这更让人丧气的了，一个人辛辛苦苦干了几十年，突然一天神示：这是没有意义的。当前，他们夜以继日地工作，处理数据，已经很累了，何必再给他们这样或那样的心理压力呢。

地学家是不会出来说什么的，因为对发生在十年前的事该说的早已说过了，何必闻鸡起舞，也不需要人拿Geller来进行启蒙教育。十年来，事情已有很大的变化和发展。现在，旧事重提，无非是要打打民科，给地学家减压；也许是丢根旧骨头看狗狗们跳腾。还是陈院士说得好：“科学研究并非专业人员的专利，任何人只要真能按照科学规律办事，认真地去研究它，大自然是不在乎你是不是‘专家’的。”

文章写出来了，我才发现自己是瞎操心，也是在不懂装懂，高谈阔论一个虚的命题。好在查了点资料，明白了一点高人早就说过的事情。想来想去，还是回去当池蛙算了，只管自己阁阁，那管雨点雷声。

 

 

    顺便说一句，一等一的高手过招，没有必要再去牵连一个当年才二十三岁的成都女孩，作践人人都能看得懂的等差数列，让地震造成心灵上的次生灾害，于心何忍。

 

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