地震预测,是古今中外科学家长年潜心研究而又难以取得突破的一大课题,至今仍可以说是地球科学的前沿,一个世界性的科学难题——
地震预测难于上青天?

(资料图)
预测地震失误遭起诉
前不久,土耳其东部发生里氏7.2级地震,造成580余人死亡、4100余人受伤,整个灾区的余震多达1300多次。
大大小小的地震,近年来已经让人司空见惯。地震到底能不能有效预报这个老话题,也屡屡被人们提及。最近,更曝出惊人新闻:意大利7名科学家因未能预测地震发生,被控过失杀人。
事情的起因要追溯到两年多前。在当年的一个短暂时期内,这7名科学家通过会议备忘录和接受采访,向已经遭遇了好几个月持续低震级地震而深感不安的公众提供了“不完整、不精确以及相互矛盾的信息”,打消了人们对地震的担忧。但没过一周时间,“不太可能发生大地震”的意大利拉奎拉地区,却在2009年4月6日发生里氏6.3级地震,导致300余人丧生。
科学家因预测地震失误遭起诉这一事件,受到世界范围内科学界人士的关注。地震学家们坚持认为,预测一场地震的精确时间、位置和强度,目前在理论上是不可能的。迄今已有约5200名来自世界各地的研究者签署请愿书,对他们的这些意大利同行表示支持。
虽说审判结果要在几个月甚至几年后才会揭晓,但这一事件已被社会学家和传播学学者当做危险评估与公众沟通中一个发人深省的研究案例。的确,将来在火山、地震、海啸等“传统”的自然灾害,以及气候变化造成的龙卷风、飓风、洪涝和旱灾等极端气象事件中,都可能面对这样的尴尬。
“上天有路”而“入地无门”
多少年来,人们一直期盼有那么一天,对地震的预报就像现在对天气的预报那样,迅速而又准确。然而,从地震学家嘴里,人们几乎听不到有关地震预报的确定答案。
地震预测,是古今中外科学家长年潜心研究而又难以取得突破的一大课题,至今仍可以说是地球科学的前沿,一个世界性的科学难题。综合地震学家的看法,其主要困难有两个:一是难以获得真正来源于地下的与震源过程有关的观测信息;二是难在对地震过程还知之甚少,即在震源理论上还没有取得实质上的进展。而这两个难点又归于一点,那就是我们的观测“上天有路,入地无门”——不能进入震源对其进行研究。
因此,现实情况是:地震预报至少目前还没有固定不变的规律可循,没有可靠的预报理论依据。这意味着,要进行最严格意义的地震预报眼下实际上是不可能做到的。
长期以来,科学家们一直对地震预报存有争议,对以下问题看法不一:地震到底有没有清楚明确的模式、规则或规律,抑或本来就是随机而为、混沌无序因而无法预测?1997年春,美国地球物理学家戴维·杰克逊与同事在《科学》杂志上发表了一篇题为《地震无法预测》的文章,声称“地震是无法预测的,应该打消可能会在几小时、几天或几个月之前预测到地震的希望”。
如此绝望的丧气话,在我们这个太空兼基因时代放出来,似乎有点不对劲儿,但这毕竟只是一家之言。就此问题,笔者曾经向著名地震学家陈运泰院士讨教。他说,地震到底能不能预测,这不是用一两句话能说清楚的事情。应该让大家知道,科学家所研讨的地震能不能预测的问题,有深刻的科学内涵,不是简单地归之为“说地震不能预测,就是在宣传不可知论”等等就完事了。
就我国来说,目前的地震预报水平是在某种有利的条件下,对一定地区、某种类型的地震做出一定程度的预报。事实上,现在的地震预测大都是进行概率预测,即地震趋势估计或危险性评估——发生地震的危险性有多大?国外的某些概率模型,已能预报若干年内在某个特定地区,将有多大的概率发生某一震级的地震。
对地震的可预测性这一与地震预测实践、自然界的普适性定律密切相关的理论性问题的探讨或论争还在继续进行中。在陈运泰院士看来,既然地震的可预测性的困难源自人们不可能以高精度测量断层及其邻区的状态,以及对于其中的物理定律仍然几乎一无所知,那么,假如这两方面的情况能有所改善,将来做到提前几年的地震预测还是有可能的。
他认为,其难度与气象学家目前做提前几小时天气预报的难度相当,只不过做地震预测所需要的地球内部的信息,远比做天气预报所需要的大气方面的信息复杂得多,而且也不易获取。
无法预测的还有很多
不妨就地震预测这一话题,延伸、拓展一下我们对其他一些类似问题的认识。
不确定大概是人类与生俱来的一种状态,怎样应对不确定性则可能是人类所面临的最古老的社会问题之一。
人类对确定性有一种心理上的偏好。明确的答复与确定的事情,总能给人以安慰和舒适的感觉。我们不喜欢感知的模糊性、主观性和变化性,并且对不可预测性和不确定性总会有某种程度的不适,所以通常会在寻求绝对真相和逻辑的过程中获取安全感。
换句话说,公众需要明确而适时的危险评估,但目前的科技发展水平尚难做到万无一失。所以,科学家在描述低概率高风险事件时,一旦出现危险性分析方面的“转达偏差”,难免会怕“引火烧身”。
跟地震这种自然力量的疯狂释放一样,火山爆发几乎也没有什么先兆。同样让科学家犯难的还有疫情预报。流行病预报的困难在于很难建立起精确而科学的感染模型。为什么会出现几轮流感?目前尚未找到生物学上的合理答案。还有,为什么无法预测出某种“旧”型流行病(比如流感或麻疹)下一次暴发的时间、地点和规模?为什么更难预测出“新”型流行病(比如艾滋病之类)的发生?尽管近年来病毒学家和公共卫生官员普遍认为,新的疾病大流行几乎无法避免,但他们也无法预测它们何时发生。正如一位流感专家所言:“只闻钟声滴答,而我们却不知道时间。”
人们通常以为,科学能够正确地解释所有的现象,给出的是肯定的答案。实则不全然如此。不少科学家和哲学家都认同这样一个观点:从根本上说,不确定性并不是我们人类的暂时无知的产物,而是我们人类所具有的认识能力的根本局限。
美国科学促进协会在关于科学素养的建议中谈到科学世界观时特别强调:世界是可以被认知的,科学理念也是会变化的;不确定性是事物本性的一部分,科学不能为所有问题提供完整的答案。进而言之,我们对事物或世界运行原理的认识,至少要受到5个不确定因素的限制:一是对所有影响事物的因素认识得不充分;二是对这些因素观察的次数不足;三是观察的精确度不够;四是缺少将所有信息有效整合的适当的模型;五是没有足够的能力计算这些模型。
因此,在预测某些事件时,有时非常准确(如日环食),有时则很难准确(如地震)。虽说要想获得绝对肯定的结果往往是不可能的,但我们却可以估计到某些事件发生的可能性,且不论这种可能性是大是小。此外,我们还能估计出偏差幅度,并在一定程度上进行明智的选择。
不管从哪个方面来看,我们生活的世界都是一个充满复杂性的系统,未知的、变化的东西太多太多,各种料想不到的突发偶然因素,常常使结果充满不确定性,无怪乎有人打趣说:这个世界是不确定的,是这个世界唯一确定的法则。
重要的是,我们得设法适应。
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“雾里看花”都不及
北京大学地球与空间学院名誉院长、中国科学院院士陈运泰认为,归纳起来,地震预测的困难主要有如下三点:地球内部的“不可入性”;大地震的“非频发性”;地震物理过程的复杂性。
地球内部的“不可入性”是古希腊人的一种说法。我们在这里指的是人类目前还不能深入到处在高温高压状态的地球内部设置台站、安装观测仪器对震源直接进行观测。“地质火箭”、“地心探测器”已不再是法国著名科幻小说作家儒勒·凡尔纳小说中的科学幻想,科学家已经从技术层面提出了虽然大胆、然而比较务实的具体构想,只不过是目前尚未提到实施的议事日程上罢了。即便是超深钻所达到的深度,也还只是“皮毛”,况且这类深钻并不在地震活动区内进行,虽然其自身有重大的科学意义,但还是解决不了直接对震源进行观测的问题。
国际著名的俄国地震学家伽利津曾经说过:“可以把每个地震比作一盏灯,它燃着的时间很短,但照亮着地球的内部,从而使我们能观察到那里发生了些什么。这盏灯的光虽然目前还很暗淡,但毋庸置疑,随着时间的流逝,它将越来越明亮,并将使我们能明了这些自然界的复杂现象……”
话虽然可以这么说,真要做起事情来却没有这么简单。因为地震的分布并不是均匀的,全球的地震主要发生在环太平洋地震带、欧亚地震带以及大洋中脊地震带这三条地震带,并不是到处都有“灯”。地震这盏“灯”并没有能够把地球内部的每个角落都照亮。
何况,地球表面的70%为海洋所覆盖,地震学家只能在地球表面(在许多情况下是在占地球表面面积仅约30%的陆地上)和距离地球表面很浅的地球内部(至多是几千米深的井下),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、很不充足,有时甚至还是很不精确的资料来反推(“反演”)地球内部的情况。
地球内部是很不均匀的,也不怎么“透明”,地震学家在地球表面上“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。凡此种种,都极大地限制了人类对震源所在环境及对震源本身的了解。



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