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简单的地球动力学,找不到答案的地球动力学

已有 3048 次阅读 2014-5-15 15:17 |系统分类:科研笔记

听过程序人的一句话:当定性尚不清楚,强求定量是毫无意义的。我是比较信奉这句话的。但是,就地球科学来说,这句话可能就有问题了。

很多时候,对于地球的数值模拟,要想做出‘定性’的解释必须依赖于定量的计算。比如使用地幔对流程序来解决是否地幔在660km分层对流的争论,很大程度上决定于对关键物理量,如克拉贝隆斜率,瑞利数等的精确的确定。

‘一念天堂,一念地狱’,是对于我们学科的真实写照。举个例子。我们有两头双胞胎的猪。重量基本上都是300 kg重(A猪300.001kg,B猪299.999kg)。过年了,我们要杀掉其中重量最大的猪。那么,我们必须以2g的精度知道两头猪的相对重量。如果我们买不起秤(对于地球科学来说,要知道某些物理量的数值,需要太多的实验设备,太多的人力),那么,我们怎么能够想办法做出关键的定性的判断:哪只猪是应该杀掉的? 如果这么一个秤实在是太贵,地球科学家可能会这么做:买个不怎么浪费钱的小秤。称量它们刚刚生下时的重量。然后精确确定它们两个每天都吃了多少,喝了多少,拉了多少。这似乎还不够,可能还要精确记录它们有没有运动?有没有出汗等等。


再聊一下关于地震预报。我一直相信地震的原理是极其简单的。就是一个破裂而已。但是,要想精确预测这么大的地球什么时候破裂,破裂多大,却真的能够让任何一个人绝望。打个比方,一个人抛硬币,我们想要知道它的正反。抛硬币这个过程是非常简单的,就是一个简单的力学过程。但是,我们想要知道硬币哪个面朝上,却可能要花费许多人,许多经费来研究。要能够预测硬币的正反,我们需要精确确定这个人抛射的力度,抛射的角度,硬币的重量,是否有风等的。 要得到这个人的抛射力度,我们可能又要知道他平时力气有多大,他现在心情如何,他吃饭了吗,他是否饿着肚子等等。如果相对于这个人,我们的体积就像是蚂蚁一样。要知道这枚硬币的反正,我们需要多大的工作量呢?


大体上,这就是我认为的现在地球动力学者们所做的事情。很简单,但是总是找不出答案。





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