我的地震科学思考（一）

子云南山

地震的产生破坏模式，已经有许多研究了。我想从从两个方面来谈谈个人的想法，我首先声明我不是地震专家，我甚至没阅读过一本地震科学专著，但是自认为自己具有一些能整体思维的方法，而且也从事特定领域的科学研究。这些观点，虽然还显不成熟，但我想把他们写出来，希望能得到讨论（这些想法，估计好多别人也早就有了，也有人发表了，但是我身处海外，无法看到国内的文献。但是我知道，在西方科学家，能整体思维的人很少，有些学者能悟出一些辩证法和系统观点，但是自觉运用的人少之又少，如果你接触过后，你会知道，他们甚至不用学习哲学，历史，其学科割裂是非常明显，其对事物认识非常偏颇，这是一个普遍现象）。

（1）从地壳运动外部环境来看，地壳运动的驱动力来自哪儿，这种驱动力应该来自天体之间的作用。因此，这个驱动力是异常强大的，引发震级越高，驱动力越大。而这样一个强大的驱动外力除了引发地壳运动外，已经足以引起其他天象的变化，或者说引发特殊气候特征的出现。

（2）外界天体作用（我这里将其归之于天体作用引发的强大驱动力，也许还有其他因素，但无论如何，需要一个强大的驱动力才能引发板块的移动）并不是引发地壳的整体均匀响应，这是因为地壳有许多板块——地壳是非均质的，也就是可以进一步划分地震带，这就是人类经过多年研究和勘测而划分出来的地震带——多是根据历史记录而进行勘测的。地震带就是板块中的薄弱环节，因此响应最强烈的就是这些经历史经验划分出的的地震带，这就如同在实验室内，作材料力学试验所用样品（实验对象）中的缺陷。对因此样品加载，最先破坏的就是有缺陷的地方，比如复合材料中的初始裂纹，孔洞和界面，晶体材料中的位错，晶界等；而板块的边界以及特殊地质构造位置就是地震带的的最薄弱位置。这些缺陷位置是破坏失效的引发点，随着外界载荷（驱动力）持续作用，引起裂纹扩展(以验室样品来形容），对板块了来说就是巨大的断裂、破碎带的产生，这个断裂带可以相当长。随后，断裂后释放的弹性应变能传播到很远的距离，这些应力波在传递过程中因为周围的地质条件可能会反射叠加

，再在加上地面条件，即便距离震中一定距离，也会引起强大的破坏，因此并非只是震中才破坏最严重，因此北川尽管不是震中，但其破坏程度却最为严重。

上面两个认识，可以给予我们两方面考虑。

第一个是驱动力引发的天象变化，第二个是驱动力引发的地壳板块变化。这两个变化的产生，演化和持续时间问题是地震预测的最紧要最关键的问题！

我觉得（我这里用觉得，因为我不是地震专家），天象的变化也许更早于地壳板块的变化（变形）。这是我的推测，天象的变化伴随大气，洋流等的变化或者说气候变化则是结果（大气，洋流等变化，引发我们常见的各种气候现象，如下雨，干旱，雪灾等等）。我觉得可能天体驱动力作用在流体上引发的变化（或者说）响应要早于于地壳板块（固体）上引发的响应。（这可能与实际经验不符合，外力作用到固体上，固体的响应应该更快，比如内应力或者变形的产生，但是，可能板块太过巨大，变形即便产生，但也是一个逐渐积累的过程，不到积累到一定程度，我们人是感觉不到的）。因此，天气，气象，物候等异常变化，可以给出所谓中长期预报，这是有道理的！ 当然，这是无需我废话的！

而驱动力引发的板块运动，可能晚于天象变化，因此更接近于地震爆发时间，也就类似于接近材料断裂破坏时间。毫无疑问，再快的事件发生，也是要经历时间的，也是有过程的。驱动力作用板块，将引发一系列响应：

a）机械的，这是最直接的，因此板块有变形，因此要测定变形或者叫地应力（但实践中一般应该是测变形，知道一些实验测定的常数，如弹性常数，就可以计算应力和应力分布；

b）热的

材料在挤压变形过程中必然要生热，巨大的板块变形，必然引发大量的热量产生，而在整个地震带上，生热不是平均的，因为板块不是均匀的，而是非均匀的，在局部位置温度会相对较高！我想这些局部位置的温度点，可以命名为地震带的“热点”（我把炸药起爆机理中的“热点”给借鉴过来）！

c) 声学的

这就是挤压变形产生的应力波，要注意，这里不是指地震发生后的地震波，而是地震发生前板块活动引发的应力波,这和材料或者结构实验中的声发射原理是一样的；

d）化学的

因为材料变形可能带来元素分布变化，更重要的是一个所谓机械化学现象，在机械应力作用下的化学变化现象。但是可能更多的是化学元素随板块机械变形引发迁移，因此在局部位置（我推断这些位置和机械应力集中点，热点等异常值对应点都是高度重合的）有特殊元素的富集；

f）电场的，这也和机械变形密切相关的，机械变形会引发地质材料电学性质的变化。

再次说明，地壳板块的变形以及引发的各种机械的，化学的，热，电场的变化，应该是有过程的，有时间历程的（当然各自发生的时间也有先后，各自的信号相对有强弱之分——在特定时间点上，但都应该在地震爆发前发生。这些时间历程与地震预测和预警时间相关。

进一步，这些由与板块变形所带来的各种力、电、声甚至还有光的变化都是这一过程的各个侧面，对这些变化的记录，现今都有科学仪器可以观测记录器（当然仪器的布测也有学问，这不是这次文章天要讨论的）。

除了科学仪器来观测外，动植物的异常反应也是必然结果。我想动物的许多感知要强于人，比如对地热变化，我相信一些爬行动物或者低等动物的感知最强，因为它们一般生活在地表或者地表下面，能更先于人感觉到，尤其是一些生活在“热点”位置附近的动物；而对于声学特性方面，可能有些稍高等的，如脊椎哺乳类动物要感觉强些，它们对于特定频率的声波感觉要强于人。因此，动物的感知和异常反应是完全有科学道理。

那么再回到“异常”二字，如何来确定异常呢？毫无疑问，异常是由人来决定的，而人的决定基于大量的，长期的观测数据。以此来确定一个平均值，拟定出一个正常值并给出测量误差值，那么观测值与异常指的比对就帮助人们作判定。

文章写到这儿，我就想表达本文的重要观点——在气象、物候、地质方面，只有中国，中华民族的记录是历史最长的，相对最完整，最充分的。相反，西方的相关记录历史不完整，加之西方文字变化大，而中国文字自秦以来几乎没有变化。而西方科学家鉴于自身眼光，境界，语言等原因，更重要的是基于西方近现代在科学技术的高度成就而自然而然带来的傲慢与偏见，是不会，甚至于不屑于去引用中国的文献和资料，因此也不知道还有这样的宝贵资料。因此，在气象、地质、物候方面，西方科学家不见得有高明的认识，因为它们的历史经验太少，近代的横断面的数据很多，但是作为预测工作和判断工作，历史纵向的数据是最最重要的参考！对于地震预测，历史的，宏观的数据记录是异常重要的！

预测，就有一个时间尺度在里面，我不完全反对西方数理模型，但是任何一个科技工作者，或者理论工作者都知道，除非一些极其少数、只能用来作教科书用的、我们称之为具有纯粹解析结果的模型，大大多数西方数理模型，即可以与实际应用想结合的理论模型，其好坏(即能较好预测、解释现象或者实验结果的，而预测是大多数学科领域的学者追求的目标）都仰仗获得数据的多少，因为大多数模型都需要不断的修正系数。而如果模型里面要是有时间变量的话，这个模型就要非常小心，带有时间演化的数理模型是危险的——因为模型所依据的物理规律可能随时间演化而变化，从而导致最后的结果会带来巨大偏差。

但是，就因为数理模型会带来偏差，我们就做出事物或者过程不可预测的结论，我不同意这样的看法，这不符合客观规律，也不符合实际。实际上，我们在许多领域都运用到寿命、可靠性评估，极限评估等方法，它为飞机、桥梁、结构等的设计提供了大量帮助。这里面有一点需要指出，如果我们从这些寿命评估，可靠性评估过程中提取物理现象，物理过程，再进一步，我们会抽象出“学科意义上”的非线性问题，但是，我们在实际工作中并未因此而停止下来，我们并没有因为非线性科学家，混沌科学家和混蛋科学家说非线性动力学是世界难题，复杂问题没答案，混沌问题太难而停止评估——东西方的实践科学家没有停止脚步。

实际上上，这些评估过程大多数依靠历史积累，数据积累，经验积累并经过类似头脑风暴的讨论来展开。在波音公司，在NASA，在丰田，他们最大的秘诀不是因为他们有掌握了神秘的计算公式，或者有的超级牛逼科学家和计算机，完全不是这样，多年的技术积累是这些公司高技术产品的根本原因！因此，他们具有丰富的评估经验，他们能设计出具有特定寿命的产品，能评估飞机上的裂纹对寿命的影响——并非100%精确，比如我们说这架飞机的使用寿命是30年，不表示它到了30年第一天就要出事儿，也不表示它到了20年就一定不出事，但是，30年必定是一个需要高度重视的年份，你就要采取措施——这就是预测，在工程领域里面比比皆是。尽管没有百分百准确，但是他们相对于他们的30，40年前，显然有更为进步的成绩——这当中，我要说，基础理论（特指那些被奉为“高水平”实则无能的数理模型，并不值归纳总结出的认识规律）没法发生太大的变化，经验积累起了关键作用，这就是技术发展自身规律。这些规律，和中国历史上的许多技术进步的道理一样——因此，我们并非要等到非线性科学家求解了多元非线性动力方程——他们也没有这个能力因为他们自己给自己的脖子上套上了绳索——我们才能去解决实际问题！我们不要被所谓非线性吓到，那是一种无能的表现。

最后又要引出我的观点（这些观点的论证还需要更多的讨论，争论，我期待着）：

（1）西方有科学家已经认识到复杂性问题，混沌，非线性动力系统。但是，这些科学或些学科，该怎么发展，我看西方科学家所具有的既定模式是无法发展下去了，许多西方科学家也是城市老爷科学家，他们和后现代艺术家是一回事儿。我曾经跟我的朋友开玩笑说，这些学科进一步发展下去，就会回到打油诗时代，回到农谚时代，或者说是口诀时代，就像中医看病一样。

我觉得我的判断并非是开玩笑，我断定在非线性问题方面，既有的数理模型是发展不下去了，凡是涉及到时间演化的数理模型，都会碰到这个问题。但是，如果我们据此认为人们将无力对事物过程的演化规律做出合理的判断、预测，我是反对的。因为，非线性问题，最多是个学科问题，它是抽出来的，它必须回到实践中去。

（2）天象观测与板块测量相结合，可以做到中长期期预报与临震预警。我认为现在技术条件和理论认识，是可以做到了。关键是我们应该树立一个什么样的指导思想，走一个什么样的地震预报路线，从学科上来讲，我们中国在气象、地质方面要创立一套什么样的新体系。

（4）在教育以及科学研究上，我们要注意不要陷入西方科学现今越来越琐碎的研究。我们可以资助一些人去作非线性动力学研究，资助一些没用的人去作非线性方程的数值求解，但是我们要限制从事这类研究的人数，我们不能培养和资助大量的城市老爷科学家，我们要把大量经费投入的实验、观测、记录、整理，从客观事实退归纳推理，而不是以先验的所谓“科学理性”来臆断实验事实，这本是一种基本的科学作风和原则，但是却并未被广泛遵守。

（5）我们要充分认识基础研究和基础工作的区别和各自的重要性，尤其要认识基础性工作的重要性。基础研究不能仅仅限于城市老爷科学们在漂亮房子里面进行所谓理论推导，数值模拟。许多城市老爷科学家花钱买外国软件，用别人的数理模型，在别国的数据库选参数，然后到西方科学刊物上发跟屁虫论文，最后再到国内来忽悠钱，这是一种浪费粮食的科学研究模式。

什么是基础性工作，举一个例子：作为科学家，当你很容易得到你所需要的数据，例如水文，地质，天文，材料，人文，地理，你就能作很好的研究，后者才是一个国家科学研究的基础，而这些数据库的建立需要长期积累的。这些工作往往被城市老爷科学家认为是没水平的，但是，这才是基础！而这些方面，在中国可以说非常薄弱，中西对比，尤其和美国对比，这才是最大的差距，而在基础理论方面，也就那么点儿东西，没什么差距！中国近年来建设许多大科学工程，动辄数亿元，可是却忽略在一些基础工作方面的投入，这是不正确的。老老实实，勤勤恳恳，经年累月地测定数据，建立合理的方法，为他人留下可资借鉴的数据，这些基础性工作，比非线性科学家更有价值！

（6）中国要改变科研经费资助方向。要减少对城市老爷科学家的资助，尤其对于像气象、地质、天文、等需要实地观测的学科，应该减少对办公室科学家的资助，加大对实地观测、野外工作的科学家的资助，加大对观测站的资助。可以学习以前的经验，把一部分基层测站建立到学校，中小学老师的学识足以胜任，放在中小学可以更好的教育孩子！

城市老爷科学家如果觉得非线性问题解决不了，就别厚着脸皮继续浪费粮食，也不要用几篇跟屁虫论文来忽悠大众而把持话语权。办公室、实验室是解决不了实际问题的，中国还没有钱多到可以养太多城市老爷科学的时候。

（7）要充分认识到西方科学研究在经历流动性过剩之后，将陷入流动性不足的现实。不要以为只有经济和金融领域才有流动性过剩，在科学研究领域存在大量流动性过剩。在上个世纪，西方积累大量财富，可以大把大把花钱从事科学研究，因而造成科学研究进入到类似艺术创作的后现代时代——资助了许多琐碎、无聊甚至是混饭吃的科学研究开展，制造了大量科学垃圾。

学术期刊变得越来越厚，并非科学思想越来越进步，而是科学垃圾越来越多！许多研究并非因为其有益，而纯粹基于一种自欺欺人、厚颜无耻的的“科学兴趣”，这就如同西方绘画中的乱涂乱画，音乐创作中的无声之作，哲学研究中的分析哲学，这一切都是基于高度物质富足以后的“没事找事”和吃饱了撑的！这些研究不可持续的，当面临流动性不足，产业转移，实业凋敝，财政吃紧的时候，非线性科学家们将是第一批被扫地出门的（非线性科学家泛指一切自以为是的西方科学理论家及其跟屁虫，并不仅限于从事非线性动力学研究的，但他们本质上一样）。

（8）我们要重新审视科学与技术的关系。我们要分清作为“神化的科学”和能真正推动技术进步的科学，我们也要充分认识到技术进步的自身发展规律。我们要充分认识到，主要是广大科技劳动者创造了西方高度发达的技术，不是少数明星科学家的所谓理论带来推动。我们要充分认识到西方舆论长期以来掌握话语权，在科学领域的造神运动，这种造神运动比在人文学科学科领域更容易迷惑人，不仅迷惑普通大众，甚至迷惑了许多从事科研活动的糊涂蛋。

（9）我认为我们完全可以基于东方智慧，哲学和经验，创立一套新的科学体系，这种体系是具有高度包容性的，它可以完全涵盖和兼容西方在具体学科方面的成果（包括理论、实验技术和模拟手段）。我们当然需要在气象、地质、天文的研究方面运用到近代力学、电学、声学、光学的研究成果和理论以及各种实验测试手段，但是在气象、地质、天文这些涉及到宏观、复杂大系统的动力演化问题，我们需要自觉运用东方整体思维、东方哲学、东方历史经验来作判断。

幸运的是，中国具有这样的科学家——具有西方学术训练，能自觉运用东方智慧，哲学思想和历史经验！

我坚信，中国科学家才能挽救西方科学并能创立新科学！我希望2008是个一个真正的Breaking forth 点!