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科网群英烩No.0040-1 郝炘 科学新闻 地震预报 真相 神话 伪科学
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作者：刘夙 瘦驼 韩彦文 来源：新京报 发布时间：2008-5-19 10:14:26
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英国学者米尔恩根据文献记录复原了“候风地动仪”
日本学者服部一三根据文献记录复原了“候风地动仪”
中国学者王振铎根据文献记录复原了“候风地动仪” 5月12日四川地震，牵动了全国民众的心。震感瞬间传至全国各地。一些网友认为，既然汉代就有“地震仪”，为什么依然无法预测地震呢？
也有网友指出，此前的“蟾蜍迁徙”已经预报了地震。动物真的能预报地震吗？
问题1
张衡地动仪能记录地震吗？
地动仪无法记录发震时刻，更无法记录震级。因此，从现代地震学的角度来看，候风地动仪并不能记录地震，不是地震仪。
一些科技史著作声称，张衡在公元132年制造的“候风地动仪”能够准确记录地震，比西方第一台地震仪（由意大利人路吉•帕米里制造于1856年）早了1700多年。也有些材料说，候风地动仪可以“预测地震”。
不过，史书中有关候风地动仪的记载，仅见于《后汉书》。这一段记载只有区区196 字，其中描述地动仪内部结构的内容更只有“中有都柱，傍行八道，施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字。以后，北齐的信都芳和隋朝的临孝恭，也都制造过地动仪，还留下了相关著作，可惜他们的著作都亡佚了。显然，仅根据《后汉书》中的简陋记载，要复原张衡的候风地动仪根本不可能。今天的复制品，其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造。
尽管如此，《后汉书》的记载，还是向我们提供了一些有用信息。首先，候风地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用，只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电，就知道接下来很可能会听到雷声，但在闪电发生时，雷声也已经同时发生，只不过还没有传到我们耳朵里罢了。
其次，根据地震波的传播机理，候风地动仪是不太可能做到“验之以事，合契若神” 的。地震发生时，从震源会发出两种波：一种叫P波，是纵波，它引起的物体震动方向和波的前进方向一致；一种叫S波，是横波，它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快，因此最先到达地面，形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。
但初波非常微弱，因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波，而这部分P波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应，那么足以有许多别的和地震无关的震动，比如在它附近跺脚，能引起它的反应，从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性，它又有可能无法“感觉”到地震的初波，直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”，可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。
何况，记录一次地震必须有三个要素：发震时刻，震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置；但它却无法记录发震时刻，更无法记录震级。因此，从现代地震学的角度来看，候风地动仪并不能记录地震，不是地震仪，当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了。（刘夙 北京科普作家）
问题2
动物真能预报地震吗？
美国地质调查局（USGS）曾进行动物异常反应与地震的研究，结果是“没有找到二者间可信的联系”。
动物预报地震的最早的记录可以追溯到公元前373年，在地震把希腊的海利斯城（Helice）夷为平地之前，很多人看到动物纷纷迁出城外。的确，很多动物拥有比人类敏感得多的感觉系统。穴居动物对震动十分灵敏。
很多震前动物异常行为都是因此而发生的。大地震来临之前，可能有多次规模很小的前震。前震可能惊扰了那些对震动敏感的动物。
生物声学家穆根塔勒（Elizabeth VonMuggenthaler）研究过动物园中的动物对微小震动的反应。她发现，犀牛和老虎并没有特别的行为，只有穴居的裸滨鼠在震动时暂停活动。
也有科学家认为，水生动物会对地震引发的微小的脉冲电场作出反应。日本科学家MotojiIkeya发现鲇鱼是其中最敏感的动物之一。他用摄像机24小时记录鲇鱼的活动，希望能为地震预报做一点贡献。
更多的人把精力放在观测宠物上。美国地质学家博柯蓝的工作之一就是记录当天报纸上刊登的寻找走失宠物的广告。他认为宠物的异常走失可能意味着它们感觉到了地震的来临。博柯蓝甚至成功“预测”了一次地震，当然他错误“预测”了更多次。
动物有没有可能发展出一套专门用来躲避地震的特别本领来呢？从演化生物学的角度来看，这或许毫无必要。大部分地震并不对动物的生命构成巨大的威胁。对于一个动物个体而言，地震灾害是一种极小概率的事件。特别是那些寿命很短的动物，比如老鼠，在它的生命周期内遭遇破坏性地震的可能性基本为零。
为了一个概率几乎为零的事件特别准备一套复杂的预警机制是极端浪费的。
这就好比现代人类偶尔会遭遇触电的意外，可是人们没必要天天穿着绝缘服。
上世纪70年代，美国地质调查局（USGS）曾进行动物异常反应与地震的研究，结果“没有找到二者间可信的联系”。虽然地震前震可能惊扰了那些对震动敏感的动物，但很多其他事件也可以引起动物相似的反应。养过宠物的读者恐怕见识过自己的宠物莫名其妙发脾气。
一个常见的说法是，印度洋大海啸过后，据说人们几乎没有发现动物的尸体。然而泰国普吉岛流浪狗基金会的志愿者帕克（MargotPark）说：“我在距离海边500米的院子里有9只狗，我没有注意到它们有任何异常行为。我丈夫在早上8点感觉到地震，但狗没有任何反应。”（瘦驼 山东生物学研究者）
问题3
地震时人为什么会头晕？
晃动时，人的前庭器官会受到刺激，控制躯干，维持平衡。刺激强度太大，过于兴奋的前庭系统会导致中枢神经异常，使人产生眩晕感。
头晕主要是“晃”出来的。人的平衡感主要由位于内耳的前庭器官负责，当地震引起地面、建筑物晃动时，人的前庭器官会受到刺激，并通过前庭神经向中枢神经系统发送电信号。中枢神经系统随之反应，使人感知到身体的位置变化，同时控制躯干、四肢做出调整性动作，以维持平衡。
当刺激的强度和时间在一定限度内时，人不会有不良反应，而一旦超出这个限度，过于兴奋的前庭系统会导致中枢神经系统出现异常，结果就会使人产生眩晕感，并伴随以恶心、呕吐、冒冷汗等症状。
这个限度被称为致晕阈值，致晕阈值的个体差异很大，受遗传因素制约。
致晕阈值同时还受到视觉空间、身体状况、精神状态以及客观环境（如温度、通风状况、噪声、空气异味）等因素的影响，同一个人在不同情况下的致晕阈值是不同的。
由地面、建筑物的晃动“晃”出来的头晕与晕车、晕船、晕飞机是同一个晕法，原因相同。
除了晃动，次声波也会导致头晕，那就是地震产生的。次声波是频率低于可听声频率范围的声波，范围大致为10—5至20赫兹。地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等都可以产生次声波，地震中的次声波应该是来自于地层岩石在断裂、碰撞过程中所发生的震动。
由于频率低，大气对次声波的吸收系数很小，因此它可以传播很远。比如1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，所产生的次声波绕地球转了3圈，历时108小时。同时次声波的穿透性很强，能很容易穿透建筑物、船只等障碍物。
同样由于频率低，次声波很容易引起人体脏器发生共振。这是因为人体的内脏器官有其固有的振动频率，这种频率也小于20赫兹，其中头部为8—12赫兹，腹部内脏为4—6赫兹，当次声波的频率与某种内脏器官的振动频率一致或接近时，就会引发该内脏器官的共振，而这样的共振会导致头晕、恶心、心悸等症状的出现。
于是头晕的另一个原因很可能是这样：在这次地震发生时，除了地震波外，还产生了强功率的次声波，其以与声波相同的速度四散传播，很快到达千里之外的地区，并穿透各种建筑物，接着穿透在里面的人，在穿透人体时，引发了体内脏器的共振，人们因此产生了头晕、恶心、心慌等不适反应。
不过这种不适不会持续很长时间，在次声波和晃动过去后，症状会自然消失。值得注意的是心理上所受的影响，身体虚弱或心理抗逆力较差者可能会由于心理因素而有长期的不良反应。及时调整心态，舒缓情绪，必要时向心理医生寻求帮助。值得注意的是，在此次地震发生后，一些心理辅导、治疗机构已经开始组织、参与前线的抢险救助工作。他们和赶赴当地的救援、医疗、防疫人员一起，为那些被地震灾害伤害的人们提供帮助。（韩彦文 上海科普作家）
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作者：方舟子 来源：中国青年报 发布时间：2010-12-1 12:56:03
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提起中国古代科学家，很多人会想到东汉大学者张衡。而提起张衡，人们马上会想到他发明的地动仪。那个八只蛤蟆对着八条龙张嘴的复原模型是一件令人印象深刻的艺术品。张衡的发明如此深入人心，以致近年来每有大地震，总有人指责地震局：“张衡的地动仪都能预报地震，你们这些地震专家怎么这么无能？”当然，张衡的地动仪不能也不是为了预报地震，而是检测到远方发生的地震，既不能确定震中，也不能计算震级，比现在的地震仪差远了。
地动仪早已失传，它是否具有检测地震的作用，也成了一个谜。100多年来，国内外不少专家根据《后汉书·张衡传》上的简单描述，力图复原地动仪。我们在中学教科书上见到的那个模型图是其中最流行的一个，是1951年由王振铎设计的。但是所有这些复原模型没有一个能够真正用于检测地震，不过是艺术品摆设。
2005年，中国地震局的专家宣布他们经过3年的研究，建立了新的地动仪复原模型，并第一次实现了验震功能，通过了专家鉴定和国家验收。他们在媒体上声称地动仪新模型对河北唐山、云南泸西、越南孟艺发生的三次真实地震进行了检验。但是这三次地震分别发生于1976、2000和2001年，而地动仪新模型在2005年才建成，怎么可能对它们进行检验呢？原来地动仪检验的不是真实地震的发生，而是实验室里对真实地震的模拟，实验的时候假定这些地震发生在几百千米之外。在该地动仪模型建成以后，中国境内每年都多次发生5级以上地震，在该地动仪的检测范围（实验用的“越南孟艺地震”是4.9级），却没有听说该地动仪模型检测到哪怕一次。特别是2008年的汶川大地震，北京有震感，也没听说在北京展出的该地动仪模型检测到（否则如此大事在其设计者于2010年发表的有关地动仪的论文中不会不提）。所以，该地动仪模型的验震功能实际上并没有经过真实地震的检验。
今人具有张衡所没有的物理学、地震学知识和现代工艺，动用了这么多的人力、物力、精力，也还无法实现地动仪的验震功能，不能不让人怀疑张衡的地动仪是否管用。《后汉书·张衡传》认为它是管用的，记载了这么一个故事：有一次地动仪的机关发动，但是人们并不觉得地在动，京师（洛阳）的学者都怪它乱报，几天后信使来了，果然在陇西发生了地震，于是大家都佩服它的巧妙，从那以后皇帝就让史官记载地动发生的方位。
但是这个记载很成问题。按《后汉书·张衡传》所说，地动仪建成于阳嘉元年（公元132年），张衡卒于永和四年（公元139年）。在此期间，《后汉书》只记载发生过一次陇西地震，那就是永和三年（公元138年）的地震。一般认为地动仪检测的就是这次地震。但是《后汉书·五行志》说得很清楚，这次的陇西地震在京师是有感的，破坏很严重，“裂城廓，室屋坏，压杀人”，京师学者不会对地动仪的机关发动感到奇怪，与《张衡传》的故事矛盾。可见地动仪检测的不可能是这次地震。
于是地动仪新模型的设计者提出新说，认为地动仪检测的是更早一点的另一次陇西地震，是阳嘉三年十一月壬寅（公元134年12月13日）的汉阳（现在的天水）地震。但是对这次地震《后汉书》并无记载，是设计者根据几处文献牵强附会地推理出来的。《后汉书·顺帝纪》记载阳嘉三年十一月壬寅司徒刘崎、司空孔扶被免职，袁宏《后汉纪》更详细地说是因灾异被免职的，清朝学者惠栋《后汉书补注》引《鲁国先贤传》称司空孔仲渊在阳嘉三年因地震被免职，于是设计者认为在阳嘉三年十一月壬寅发生了一次正史漏载的地震，导致两名高官被免职。明确提到地震的《鲁国先贤传》是已失传的晋人编写的野史，不足为凭。事实上，《后汉书·周举传》提到司徒刘崎是因为旱灾被免职的，而不是因为地震。
即便《鲁国先贤传》记载可信，那么它也没有说地震的发生地，又如何证明就是《张衡传》中说的陇西地震呢？地动仪新模型的设计者从张衡《四愁诗》里找依据，里面提到：“我所思兮在汉阳，欲往从之陇坂长。”便认为是在思念汉阳发生的地震。这就更莫名其妙了。《四愁诗》是一首写相思的诗，有政治寓意，但没有任何能够与地震扯上关系的描述。除了“我所思兮在汉阳”，还有“我所思兮在泰山”、“我所思兮在桂林”、“我所思兮在雁门”，非要把它说成地震诗，难道在泰山、桂林、雁门也都发生过地震？其实张衡不过是用泰山、桂林、汉阳、雁门来代表东南西北罢了。
从地动仪建成到张衡去世，《后汉书》共记载发生过8次地震，这些地震在京师全都有感，所以都不可能是《张衡传》说的地震。史书漏载了发生在外地的地震当然有可能，但是《张衡传》所说的陇西地震是在京师引起轰动的社会事件，没有留下佐证就不合常理了。所以更可能的是，那只是为了说明地动仪的神奇而编造的故事。也没有任何记载能够证明在张衡之后其地动仪起过作用。我们不必怀疑张衡曾经建造出一台叫候风地动仪的仪器，但是没有证据能够证明，也没有理由让人信服地动仪曾经发挥过验震的功能，它很可能和今人复原的那些模型一样，仅仅是个摆设。
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