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地震预测的幻象
本报评论员:方舟子

  方舟子
  在所有自然灾害中,没有哪一种比大地震更无预兆、更为恐怖的了:大地突然之间的一抖,就可以让成千上万人丧生。因此,预测地震要比预测其他灾害更有价值,成了人类自古以来的梦想:如果能够事先预料到地震即将发生,只要赶在那瞬间之前逃到室外,就可以安然无恙,毕竟,害人的不是地震本身,而是被震塌的房屋。
  因此地震预测被称为地震研究的 “圣杯”。虽然美国地震学的老前辈、里氏震级的发明者查尔斯·里克特(CharlesRichte,1900~1985)曾经不屑地说:“只有傻瓜和骗子才会试图预测地震。”但是历史上仍然有无数的人要当这类傻瓜或骗子。那些根据经书、星相之类进行预测的迷信方法且不说,理论上,有两条途径可以用来预测地震:一条是找出地震发生的规律或机理,一条是发现地震即将发生的前兆。
  这两条途径自古希腊起就都有人尝试。古希腊哲学家是最早用自然现象来解释地震的学者,他们首先联想到的是天气,例如阿那克西美尼(约公元前585年-525年)认为,干旱让大地干裂,之后大雨让土地松软,都能引起地震。德谟克利特(约公元前460年-370年)则认为过量的雨水进到地里,大地容纳不了就引发了地震。那么为什么地震发生的地方并不一定有干旱或大雨呢?因此亚里斯多德(公元前384年-322年)对这些说法都不以为然,提出地震是由关在地下洞穴中的风引起的,空气压迫洞顶导致小地震,而空气冲破了地表就形成了大地震。由于地震前有大量的空气被关在地下,就出现了炎热而平静的“地震天气”,通常发生在一天中最平静的晚上或正午——不幸的是,这些描述都是错误的。
  古希腊人也最早注意到了地震发生的“前兆”。据称,公元前373年古希腊赫利刻城大地震的前几天,老鼠、黄鼠狼、蛇和蜈蚣离开窝巢逃走。此后古今中外都有类似的传说,动物行为异常成了最为人熟知的地震前兆。
  在接下来的两千年间,人类对地震的认识几乎毫无进步,直到1755年11月1日葡萄牙里斯本大地震改变了这一切。在那次地震以及随之而来的海啸中有大约7万人丧生,其中许多人正在教堂做礼拜(那天恰好是星期天),上帝却不关心他们的死活。里斯本大地震在欧洲思想界也造成了地震,动摇了基督教的权威,同时也刺激了一些学者开始用博物学的方法研究地震。
  长期以来,西方的学者都是从亚里斯多德的著作以及其他经典著作来学习地震知识的,很少对地震做实际的观察。里斯本大地震之后,西方学者开始注意详细记录地震发生的时间、地点,描述地震后发生的地质变化。到了19世纪下半叶,又有人开始用试验的方法研究地震,发明了地震仪等仪器。另一场大地震——1906年旧金山大地震刺激了许多地质学家投身地震研究,确定了地震的发生是地壳运动产生的能量在断层及附近的岩石中长期积累、释放的结果。
  但是只有到了20世纪60年代,对地震预测的研究才似乎有了科学基础。此时,随着板块构造学说的建立,人们对地震成因有了更深入的认识,而且由于冷战时期监测核试验的需要,让测量地震的仪器变得更为灵敏。时机看来已成熟。苏联、日本和中国在这个时期先后开展了全国性地震预测项目。
  此前,美国地震学界对地震预测普遍抱怀疑态度,现在也不甘人后。1964年3月27日阿拉斯加发生9.2级地震并引发海啸,131人丧生。这是美国历史上最大的地震。在电视的时代,地震的惨状更能刺激公众的感官,地震预测一下子成了迫切的任务。在美国总统的要求下,美国成立了一个专门委员会。该委员会在1965年建议由联邦政府资助地震预测研究,制定10年计划。与此同时,美国地质调查局也宣布成立一个新的研究中心从事地震预测。不过,一直到1973年,美国联邦政府才正式资助地震预测研究,主要由美国地质调查局承担。
  地震预测研究进入了黄金时代。1976年,美国国家研究委员会发表《预测地震》报告,乐观地估计在5年之内有可能科学地预测加州的一次5级以上地震,在10年之内在那些布置好了设备的地区发布可靠的地震预测有可能成为常规。第二年,美国国会设立全国地震灾害减轻项目,拨款3000万美元,其中一半用于地震预测研究。相关的课题很容易申请到经费,有一个课题是研究蟑螂的行为来预报地震。许多美国地震学家相信,他们很快就能掌握预测地震的方法。
  这种乐观情绪是从苏联和中国传过来的。在20世纪70年代初,美国地震学界获悉苏联地震学家已发现了一种能够成功地预测地震发生的简单、可靠的方法:通过测量两种地震波——纵波和横波的速率比,看是否有异常。1975年,从中国传来了一个更令人震惊的消息:中国地震学家成功地预报了2月4日的7.3级海城地震,本来可能导致十几万人伤亡的大地震,由于提前疏散,只有2000余人丧生。第二年,美国地震学家为此组团到中国进行调查,看能否取经。
  但是这种乐观状态持续的时间不长。派到苏联学习的美国地震学家发现,苏联地震学家对地震波的速率比是否异常的认定,完全是随心所欲的,并没有一个客观的标准,无法用来预测地震。
  至于海城地震的预报,则是阴差阳错的结果。由于2月3日晚和4日凌晨在海城出现了一系列小地震(群众已经开始自行疏散了),辽宁省地震办主任只是向省政府报告“震级尚在不断加大”、“很可能后面有较大地震”,预计较大地震发生的时间尺度是一两个星期之内,但省革委会副主任立即紧张地部署防震,碰巧在当天晚上7点36分发生了大地震,而且也没有料到震级会那么大。所以海城地震实际上并没有发出准确的预报,其防震措施是由于官员误解了地震专家的意见做出的。
  这种“经验”是无法学习的。何况,只有少数大地震会有前震,而小震通常并不导致大地震,所以即便海城地震有过根据小震预报大震的成功预报,也只能说是一个偶然。但是在当时特定的政治气氛中,海城地震的预报却被宣传为“群防群测”的胜利,让人误以为中国地震专家已掌握了地震预测技术。随后发生的唐山大地震很快就让这一幻想破灭了。
  后来在日本和美国发生的尴尬事件使预测地震信心深受打击。上个世纪70年代末,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的“东海大地震”。日本东海地区据估计平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。自那以后,越来越多的日本地震学家意识到想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理,而不是地震预测。
  1979年,美国地质勘探局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5-6级地震,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1985年4月,美国地质勘探局发布预测,在未来的5-6年内帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震。地震学家们认为他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器,100多名研究人员参与了这项“帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来。在这次被称为“地震学滑铁卢”事件之后,美国地震研究也转向研究地震机理和对地震灾害的评估。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟。
  1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识: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。而且,没有证据表明所谓“地震前兆”真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释。东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2-4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国《自然》网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。
  进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质调查局明确表示,他们不预测地震,而只做长期概率预报,对地震灾害做出评估。例如,2008年4月,美国地质调查局评估说,在未来30年内加州发生 6.7级以上地震的概率为99.7%,但是不能预测地震发生的具体地点和时间。
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