2001年1月26日,印度古吉拉脱邦发生7.6级大地震,死亡3万人……
2001年11月14日,中国昆仑山口发生8.1级大地震……
2003年12月26日,伊朗巴姆古城发生7.0级大地震,4.1万人遇难,具有2500多年历史的古城被毁灭……
2004年12月26日,印度尼西亚苏门答腊岛发生9.0级大地震,并引起海啸,造成印度洋周边国家空前大灾难,死亡超过30万人……
2005年10月8日,南亚巴基斯坦地震,死亡9万人……
2010年9月,新西兰南部城市克赖斯特彻奇(基督城)发生里氏7.1级强震,这座繁华的古城遭受重创;2011年2月22日,这一地区再次发生里氏6.3级地震,震源深度仅5公里……
2011年3月10日,里氏5.8级地震袭击中国云南盈江,震源深度10公里,造成200多人死伤,损毁房屋2万余间……
2011年3月11日,日本东北海域发生9.0级特大地震引发海啸,沿海数百个市镇、村舍瞬间被摧毁淹灭,迄今已造成12000余人死亡、16000多人失踪;受地震和海啸重创的福岛核电站1号、2号、3号、4号机组相继发生爆炸、核燃料泄漏,核辐射引发世界恐慌……
2011年3月24日,缅甸东北边境地区发生里氏7.2级强烈地震,震源深度20公里,泰国、老挝和中国云南广西震感强烈。西双版纳州首府景洪市居民纷纷逃至空旷地带避灾;南宁市居民也紧急疏散到街头和空地……
啊,面对一个又一个袭来的震殇,人们在惊愕、惶恐之中向冥冥苍穹发问:旋转了45亿年的这个地球,如今怎么又频频以这般“自残”的方式向人类发泄自己的“情绪”?且对自喻为“万物之灵”的人类不屑一顾?难道是因为他们中的一些分子不懂得自珍自爱?或是因自作聪明而造孽深重、不知悔改……
美国南加州地震中心科研部主任戴维·杰克逊是著名的地球物理学家和地震学家,他和几位同事的联名文章《地震无法预测》发表在《科学》周刊上。文章之所以认为“地震无法预测”,在于他们对地震前兆的存在持怀疑态度。所谓地震前兆,是指地震之前来自地球内部的物理信息。长期以来,地球物理学家对地震前是否有前兆各执一词。地震前兆是地震预报的前提,有前兆则可以预报,否则便无法预报。戴维·杰克逊指出,一次又一次的大地震证明,人类难以应对大自然的严峻挑战。人们能够做到的,仅仅是当某地发生大地震时,把大量的金钱和泪水献给不幸者,这真是残忍和无奈。在美国召开的西方多国地震学家研讨会上,地震预报问题引起了激烈争论。
中国地震学界的大多数专家是坚定的前兆论者。最具代表性的是老一代地震学家傅承义提出的“红肿假说”:“地震过程可喻为生疮一样,在一大片红肿的地方,疮口面积占一个很小的比例,但在这片红肿区上,随时可能发生前兆。”基于这个认识,中国地震工作者自1966年邢台地震后积累了大量地震前兆资料,此后一直重视对“红肿区”前兆的捕捉,以“场”(红肿区)求“源”(疮口),最终达到预报地震的目的,并多次取得成功,前兆的存在已被中国的多个震例所证实。
与东方人重视事物的整体性相反,西方人则较多重视事物的内部。在地震预报思路上,与中国地震专家注意对地震前兆宏观微观异常的追踪、以“场”求“源”不同,美国地震学界则直接把目光聚集于微观的“源”。鉴于“源”的异常很少出现,甚至有时一无所有,因此很难捕捉到地震前兆。而戴维·杰克逊的主要依据,是他们研究探索多年的帕克菲尔德地震预报实验场遭受到致命打击——连续两次预报都失败了。戴维·杰克逊在《地震无法预测》一文中说:在对地震进行了近30年的潜心研究,以及对各地进行了考察之后,我们得出的结论是,地震是无法预测的,“重要的问题是,要让人们知道,让科学家承认,什么是可行的,什么是不可行的。”戴维·杰克逊还援引了日本、美国、意大利一些地震专家的研究成果得出结论:“应当打消可能在几个小时、几天或几个月之前预测到地震的希望,从事这方面的研究是一种毫无希望的工作。”
而作为戴维·杰克逊主要依据的帕克菲尔德实验场是怎样的一番情景呢?
帕克菲尔德是美国加州中部的一个小镇。它近一百年内连续六次发生过6级左右的中强地震,并且地震的间隔颇有周期性,大约15-20年就发生一次。为此,美国地震科学家曾以95%的发震概率预言帕克菲尔德在1988年至1993年之间将有6级左右的地震发生。为了验证这一预言,从1985年开始,美国地质调查局在帕克菲尔德建立了地震预报实验场,其投资之巨大(1000万美元)、科技力量之雄厚(共邀请13个科研队所的科学家参与研究)、监测台站密度之高(台站网络为2公里×3公里,被称为“地毯战术”)令各国同行咋舌。该实验还向加州政府紧急救援办公室做出了“6级以上地震前3天(72小时)内发出警报”的承诺。为了兑现这一承诺,他们在实验场内的6个仪器网设置了临界值(阈值)及自动报警装置,一旦数据达到临界值,便将6级以上地震的警报发出。
实验场的“预报窗”于1985年正式开启,人们拭目以待。
1992年10月20日,一次4.7级地震发生,帕克菲尔德地震预报实验场第一次警报。但72小时过后,预报的6级以上大震并未发生。
1992年10月26日,又发生一次3.9级地震,帕克菲尔德地震预报实验场再次发出第二次警报。72小时过后,仍没有预报的6级以上大震发生。
美国地震界一片哗然。历时八年的帕克菲尔德地震预报实验场连遭两次失败之后,于1993年关闭了“预报窗”。
参与实验场工作的美籍华裔地震学家邓大亮,目睹了该实验失败后甚为沮丧,仰天叹息:“我们多年来积累的观测资料成了一堆垃圾!”
就在帕克菲尔德地震预报实验场运行八年和关闭之后,全球大地震频频发生:
1988年12月7日,前苏联亚美尼亚列宁纳坎7.0级大地震,2.5万人丧生,1.9万人伤残……
1990年6月21日,伊朗里海7.3级大地震,5万余人罹难,6万人受伤,50万人流离失所,9万幢房屋和4000栋商业大楼夷为废墟……
1993年印度7.0级大地震,近3万人死亡,7万人受伤,上百万人无家可归……
1994年美国洛杉矶6.8级大地震,1800多人遇难,3000多人受伤……
1995年日本阪神7.2级大地震,近6000人丧生,3.4万人受伤,2万多幢房屋倒塌和损坏,直接经济损失达1000亿美元……
令人深思的是,2004年9月8日,帕克菲尔德终于发生了迟到十一年的6.0级地震……
帕克菲尔德地震实验场的失败给各国地震预报者造成的心理冲击是重大的。日本阪神地震后,主持地震预报的茂木清夫因震前未提供任何信息而引咎辞职。至此,戴维·杰克逊几近绝望,他以上述事实为佐证,悲叹《地震无法预测》。
人类认识地震的历史至少可以追溯至古希腊。毕达哥拉斯和亚里士多德都曾提出过球形大地的观点。在漫长的中世纪,围绕地球形状的问题,科学和宗教进行了艰苦的斗争,许多先驱为此付出了血的代价。公元1522年9月6日,麦哲伦船队仅剩下18名历尽艰险、疲惫不堪的水手驾船回到了西班牙出发地,从而完成了人类历史上的第一次环球航行,“地球是圆的”这个概念才最终确立。
1666年,牛顿似乎受到“苹果为什么会从树上落到地下”的启示发现了万有引力定律,标志着人类对地球认识的新阶段的开始。到了18世纪,关于地球究竟是“橘子”还是“西瓜”的争论,由英法两国科学家之间进入巴黎科学院。为解决争端,路易十四授权巴黎科学院,派出两个远征队去实测地球子午线的长度。布格率一支远征队去秘鲁,克莱若率另一支远征队赴芬兰。两支远征队考察实测回来,提出了几乎相同的地球形状的假说。至此,地球“椭圆球说”,被人们普遍接受。
也就在19世纪末叶相继来到这个星球上的古登堡、莱曼、里克特等一批地球物理学的先驱者,在对前辈创立的“大陆漂移说”的探求中,从地球表层转入地球内部的发现,提出了地球板块构造理论,尽管进化论的创始人达尔文之孙,英国天文学家乔治·达尔文认为,太平洋可能是月球飞出去后留下的痕迹,但这并不足以影响“地球板块说”作为20世纪一大发现的确立。
当历史的车轮急速滑进20世纪60年代,随着国际工业化和城市发展的加快,“防震减灾”以超越自然科学的范畴而被一些国家的政府提上议事日程。当代科技的飞速发展也为地震预报提供了可能,中国开始了地震预报的探索。此后三十多年间,尽管有过海城7.3级大地震的预报成功,被联合国教科文组织载入人类文明进步史册,相继又有日本、美国、前苏联对某些地震有过一定程度的预报,但是,科学家们普遍认为,地震预报受到当代科技水平的制约,人们对地球深部震源的认识面临无法逾越的难度。尽管人类利用各种现代科技手段可以发现并大肆开采煤矿、铁矿、金矿乃至各种稀有矿藏,开采沙漠或深海石油和天然气,可以探测出它的储量或计算出何时挖完抽尽,但人们到目前为止都很难“开采”地震。对于地球深处发生的事情,也只有一个模糊的猜想。毕竟人们对德国地球物理学家魏格纳的“板块构造学说”的认可也才只有几十年。根据他的理论,人类所生存的陆地位于12块地壳之上。板块下方挤压着大量炙热、黏稠的岩浆。每当地球上的板块相互挤压或交错而过时,发生的震动就会使陆地上的城市坍塌,甚至还会掀起灾难性的巨浪,给地球上的文明造成致命的损伤。
联合国教科文组织曾对“地震预报”作了定义:“地震预报是确定的而不是统计的考虑提出未来将要发生地震的可能性。认为一次地震预报通常应包括表明在预料中的地震的地点、时间和震级以及它对地面可能产生的影响。根据时间的长短,可以把地震预报分为几类——长期预报:一般指几年或几十年;中期预报:时间以数月计;短期预报:时间指数周以内;临震预报:时间指为数天或数小时之内”。这样划分的意义是:长期预报和中期预报可以使预料中的地区采取适当的预防措施(如加固现有的房屋,采取有计划的防震措施)。短期和临震预报对减少生命财产损失,对应急、救灾及震后恢复都极有价值。进一步区分“预报”和“警报”也是有意义的。“预报”的严格意义是基于科学的观测和推理,认为可能将发生一次未来地震而提出的报告,而一次“警报”是通知,包括可能的影响和预示,要求被通知的地区采取相应的措施。“预报”由地震部门提出,“警报”则由政府部门发布。
此后一段时间,许多著名的地球物理学家都相信:进行短、临地震预测是可行的,可望对地震进行常规的预测,关键是布设足够的仪器以发现与测量地震前兆。
中国科学院院士陈运泰是这样描述地震预测难点的:20世纪80年代,前苏联在科拉半岛打成一口超深钻井,以探索地球深部的信息,其深度是12.8千米,迄今仍为地球上最深的钻井;正在德国与捷克边境进行的“德国大陆深钻计划”预定钻探15千米,但对于地球半径为6370千米而言,这种超深钻井所达到的深度只是摸到了地球的“皮毛”,更何况是“一孔之见”。加之大地震常常是突如其来,猝不及防。其破坏力不像台风、龙卷风可以跟踪监测,也不像火山喷发——之前在其活动地区可观测到微震活动、地壳形变等系统变化。而地震一旦发生,便成为与战争等量齐观的重大灾难。
陈运泰说,所谓“上天有路,入地无门”,是对地震预测这一世界性难题的简单概括。在诸多困难中,“地球内部的不可见性”位居首位——人们无法在地球内部设置台站、安装仪器,对震源直接进行观测。地震学家只能在地球表面和很浅的地层中,用相当稀疏、很不均匀的观测台网进行观测,利用由此获取的很不完整,有时甚至还很不精确的资料来反推地球内部的情况。地震学家在地球表面“看”地球内部连“雾里看花”都不及,他们好比是透过浓雾去看被哈哈镜扭曲了的地球内部的影像。其次,是大地震的“非频发性”。大地震的复发时间比人的寿命、比有现代仪器观测以来的时间长得多,这就限制了作为一门观测科学的地震学在对现象的观测和对经验规律的认知上的进展。而经验规律的总结概括以及理论的建立验证,都由于大地震是一种稀少的“非频发”事件而受到限制。再就是地震物理过程的复杂性。其过程是高度非线性的,难以找到规律,更难以进行模拟实验。宏观上,在同一断层上两次地震破裂之间的时间间隔长短不一,差别很大,地震的发生是非周期性的;大地震通常伴随着大量的余震,而且大的余震还有自己的余震。微观上,地震的起始也是很复杂的,先是在“成核区”内缓慢地演化,然后突然快速地动态破裂,骤然演变成一个大地震。这些复杂性是否彼此有联系,至今仍难以破解。
自现代地震学创立以来的130余年里,对地震预测从十分乐观到极度悲观,争论从未停息。国外有专家认为,地震是地应力在某个地区地下深部积聚到一定程度时突然释放,导致地下地质体在破裂基础上发生快速相对位移的物理现象。但是,地震是一种“自组织临界现象”,由于在物理学中自组织临界现象具有不可预测性,因而他们断言地震是不可预测的。中国专家则认为,地震是不是一种自组织临界现象,仍需进一步探求。
时任国家科委主任、国务委员宋健看到戴维·杰克逊的文章后,致函国家地震局科技委的丁国瑜、陈顒两位中国科学院院士,阐述了自己的观点:
丁国瑜、陈顒同志:
送上Science杂志最近一篇文章以奉闻。不知你们是否注意到?对这种悲观论点我是不赞成的。“难”是一回事。“Can Not Be Predicted”完全是另一种不可知论,与近年来的科学实践不符。
宋健既深谙地震预报之“难”,同时又与悲观的“不可知论”划清了界限。在这位科委主任心里,翻涌的是怎样的波澜?新中国地震事业从邢台起步,地震工作者将地震预报作为社会责任沉甸甸地背负起来,如此艰难坎坷地走到今天,也作出过一定程度的预报。公众需要理性地看待地震预报的可能与现实,地震科学家、政府与公众协力共进,才能为防震减灾事业的发展,为更多的生命在灾害中获得生的希望,开辟一个光明的未来。
中国地震专家坦言,地震预报,尤其是短、临预报,与中、长期预报相比,目前进展不大。这个难题在于:政府和公众的需求,与地震科学现状之间存在一个巨大的矛盾。一方面,政府投入了大量的财力进行地震预报研究,公众的期望值很高;另一方面,地震部门非常为难,无论如何也难以做出精确的预报,尤其是短、临预报。多年来,地震学家一直致力于探索“确定性的地震前兆”,即任何一种可以在地震之前被无一例外地观测到,并且一旦出现必将发生大地震的异常变化,但至今仍未取得突破性进展。从1989年开始,国际地震学和地球内部物理学协会下属的地震预测委员会,对世界各国专家提名的37项“有意义的地震前兆”进行评审,其中只有5项被认定。然而即使被确认为“有意义的地震前兆,也并不意味着就可以用来预报地震”。例如,前震无疑是地震的前兆,但如何识别前震,仍是一个有待探索和解决的难题。
目前全世界短、临预报的最高命中率是20%左右,而这个只有中国才能做到。1995年1月17日日本阪神发生7.3级地震,主持地震预报的茂木清夫因未提供震前任何信息而辞职,在国际科学界引起轩然大波。地震预报该不该继续做下去?部分科学家和政府部门比较悲观。阪神地震后日本政府对前七个五年计划进行了全面复审与反思,确定“继续大力推进包括地震预报在内的地球和防震减灾工作”。
面对人类遭受到地震的威胁和劫难,联合国前秘书长科菲·安南说:“我们应当把灾后救援的观念转变为灾前预防的方针。灾前预防不仅比灾后救援更人道,而且更经济。”
科学探索是心力、耐性与时间的合金,输了败了并不可怕,可怕的是逃避。
我们无法逃避,而只能面对这个世界,这个地球和宇宙中的一切:你愿意看到的和不愿看到的;你能够承受的和无法承受的;你乐观也罢,悲观也罢,眼下和以后相当长的时间,人类恐怕还不能离开地球。是的,现在我们还无法看清面对的这一切,对无数的悖论和异常,我们没有答案。但请相信,答案就埋藏在我们所经历的最惨烈灾害的废墟里,埋藏在我们曾经目睹、曾经记录的历史里,埋藏在我们向未来和未知探索行走的路途上。希望和等待,是人类伟大的智慧所在。
当人类第一次离开地球,在太空中遥望自己的家乡时,始才惊奇地发现,在目前已知的宇宙星体中,唯有人类的家园——地球,才是一颗蔚蓝色的星球。地球上的一切生命,都与海洋息息相关。有诗人称谓地球“是一只泪眼”——
地球是漂在水里吗?
为什么每一块大陆的周围
全都是汪洋大海?
哦!地球满腹忧烦
她睁圆瞭望不断天涯的泪眼
何时能哭干
这么多苦涩的
海水?
2011年3月16日六稿
于北京·太平路·墨仆斋
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