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日志

科普:人类离预报地震还有多远?

热度 3已有 832 次阅读2015-5-31 16:20 |个人分类:科学普及|系统分类:原创博文 | 宽屏 请点击显示宽屏,再点击恢复窄屏 | 动漫全图 如只见部分动漫,请点击显示全图,再点击恢复窄图

【转发注】此文是《人类离预报地震还有多远?》的引言部分,原发于多维(2008-07-15),当时正好汶川地震之后,有人说,中国能预报地震,但是基于所谓国家利益,不报给老百姓。当时在多维发此文,原文除了引言,还有一,二,三个部分(这里均略去),讨论了有半个多月,天天置顶,算是我早期的文章。听说日本又地震,转过来,只有结论,略去过程,我把它列为科普。

 

一,引言:

 

地震是否可预报?美国地质调查局专家说:“无论是美国地质调查局还是加州理工学院或者任何其他科学家都没有预报过一次大地震。在可预见的未来他们不知道如何预报,并且也不打算知道。”()。

 

美国人直率。直接告诉你,地震不可报。但是,我们有一个地震专家,叫耿庆国,唐山大地震和汶山大地震,都说“报”出来了,就是得不到地震局和国家的重视。“430日,耿庆国以密件形式给国务院总理温家宝传递信息,里面确切的说:四川阿坝州境内58日前后十天左右将会有强烈地震。但是这封密件又一次被忽视,并被发转至国家地震局。”

 

著名的主持人曾子墨在凤凰卫视05年制作的《唐山大地震漏报真相》中,一脸幼气地问:“如果国家重视了,将会怎样呢?”

 

地震究竟是否可预报,众说纷纭。让我们来试着运用大学甚或高中所学的知识,从机理上来探讨一番。

 

 

二,科学的建立,及地震预报;

 

1.科学的建立:

 

地震预报是一个科学问题。我们先来看看,科学(这里主要说的是自然科学)是怎么建立的?我们从“牛顿的苹果”说起。

  • 牛顿同学一边上课一边走思看着窗外美如画的风景。突然,他看到一个熟透的苹果,从树上“落”到地上。这引起了牛顿的好奇心,为什么苹果“落下来”而不往上“飞”向天空呢?
  • 冥思苦索之后,牛顿悟道,一定是有一种什么“力”,把苹果给“拉”下来的。牛顿进一步猜测,这个力存在于两个物体之间,和两物体的质量成正比,而和它们之间的距离方成反比。
  • 伽利略同学听说了牛顿的猜想,很好奇,说何不做个实验。于是找到了一个比萨斜塔,从上面往下扔不同重量的铁球。他的实验,验证了牛顿的猜想,同时还侧得了重力加速度的大小。
  • 刻普勒同学对天文很有兴趣,于是说,我们不妨在天体中试试看。刻普勒对行星的观测,再次证实了牛顿的发现。

 

以上的小故事,简要地说明了,牛顿第二定律,万有引力定律的发现和演变成为理论的过程。简言之:对于一门科学的建立,人们要做以下几步:

1收集事实,我们称之为“观测”;

2探讨机理,提出“假设”;

3验证假设,成为理论。

 

这里,我们看到了在科学建立的过程中:

  • 观测的力量:对自然界的观测,是一切理论或定律的生成之母。如果没有牛顿观测到(广义的)苹果落地,他就不会想到物体之间的吸引力,而发现万有引力定律。
  • 数学的力量牛顿第二定律和万有引力定律都表述成数学表达式。
  • 实验的力量:实验是检验假说而使其成为理论的标准。
  • 逻辑的力量:既是归纳,又是演绎。
    • 归纳(完全归纳):如果在每一个和所有实验过程中,当条件符合假说要求,则结果与假说结果相符,于是就验证了假说(而使之成为理论)。
    • 演绎:如果理论成立,那么在所有实际过程中,当条件符合假说要求,则结果必定与假说结果相符(A成立,B即成立,A是B的充分条件)--- 理论的运用。

其中,

  • 观测:是人类主体对自然界客体的表象的认识。
  • 数学和逻辑:是人类对客体认识的思维过程。
  • 实验:是验证人类对自然界客体的认识与自然界客体本身的吻合的过程。

 

此三者,是人类建立科学(理论)所不可或缺的。而当一种理论建立之后(即完成了一个 “观测 - 假说 - 实验检验” 的完全归纳过程),我们即可应用这个理论于实际之中,用演绎的方法,以给定的条件去“预报”未来的结果。

比如说,当人们知道了牛顿定律,万有引力定律,如果知道了苹果树(枝儿)的高度,就可以精确地计算(或说预报),一旦苹果落地,它将用多长时间达到地面,它达到地面时的速度是多少。


2.如何建立地震科学(预报地震): 

好,我们来看看地震。人类很渺小,地震科学对人类来说尚不成熟,那么我们想象一下,如果有一个远比人类先进和智慧的外星人(注:不是上帝!上帝先知先觉,别说地震预报,地震的产生都是它的旨意),会如何做呢?

 

假如有一个外星人“牛顿”,在他眼里,地球只有西瓜在人类眼中那样的大小。他发现,在地球这个“西瓜状”的物体上,经常有些表面上的小“震动”,这些小震动常将一些“蚂蚁”似的小动物(我们人类)砸死砸伤。于是,外星人“牛顿”想弄清其中的道理。通过翻查人类的文献,“牛顿”知道,这些震动是由于地球上板块移动所引起的,而这板块移动又是由于什么“地应力”,“磁偏角”等地震要素所决定的。


于是,“牛顿”这样做:


第一,要先收集所有这些与地震有关的,可能是引发地震的“地震要素”的观测资料。当然,除了地球表面之外,需要测量地球内部各个点的“地应力”。这难不倒外星人“牛顿”,他只需要从他的红颜知己那儿借一个普通的卡子,舒展开来,就可以插入地球这个“西瓜”中的任何点,把一个个小巧精致复杂的仪器安放在那里。 于是,外星人“牛顿”完成了他的科学研究的第一步,建立了一个系统的地球地震观测网:从地球表面,到地球内部的任一点。

 

第二步,外星人“牛顿”要建立地震理论。这也难不倒比人类更智慧的他。他建立了一个方程式,正像地球人李四光预料的那样,地震是由“地应力”为主要因子的一系列地震要素所确定的,并给出了预报指标。比如说,如果地球表面某点地下100公里处的地应力达到临界值,则24小时内,地球表面15公里处将有八极地震发生,云云(这么准,都不容易让我们人类这些低等动物相信!!)。

 

外星人“牛顿”的理论在被实验验证之前,只能被称为假说。当然,外星人“牛顿”在地球这个小小的“西瓜”上做个实验,也不是什么难事。只不过,如果我们人类能够和这个外星人“牛顿”沟通的话,赶紧给他发个电报,千万别做实验。他那一个小小的实验,比如模拟一个八极地震,地球上的人类不知会有多少人像蚂蚁一样地死去!

 

以上是一个“寓言”。不过,从这里我们可以看到,人类现在能够做到多少呢?

 

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发表评论 评论 (4 个评论)

回复 翰山 2015-5-31 18:05
polarbear: 快速扫了一遍。除了抄了个正确的结论:地震不可预报。其它都是居委会大妈的认知水平。

1)牛顿伽利略开普勒的故事表明你是科学史盲。牛顿苹果的故事是说给小孩 ...
嗨,你又google了吧?我跟你说,你只会google。没有一点现象力,既然他们是同学,难道就不能穿越时空对话?真是的,寓言就是寓言。

你究竟是北极熊,还是南极熊,跟我们人类较真儿?
回复 唐贝勒 2015-6-1 14:08
有一位地质学家的朋友,讲过人类记载的地震历史短,地震发生的周期间隔长,很难得到较精确的统计数据,如以天气的方式预告地震,很难或是现阶段不可能。如果有其他方法,也许未来可以吧。
回复 翰山 2015-6-1 14:14
唐贝勒: 有一位地质学家的朋友,讲过人类记载的地震历史短,地震发生的周期间隔长,很难得到较精确的统计数据,如以天气的方式预告地震,很难或是现阶段不可能。如果有其 ...
正确。首先,统计预报基本上不可靠的,没有实际意义,比如说历史上30年在某地发生10次,最近这个30年才发生了5次,还有5次可能发生,没有意义。况且数据不足。

比较天气的方法,说明这个人很了解一些。天气预报不是猜,而是解牛顿力学方程组,准不准是另一回事,会逐渐逼近,不是猜。

我其实文章还有三,四,没有转,也许可以转过来,三,就是讲天气预报。四,讲统计预报。

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