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稿件来源:天益讲坛 作者:张绪光 发布时间:2008-10-13 阅读次数: 我要投稿

    汶川地震后，“地震能否预测预报”众说纷纭。本文试从两种科学观、造福人民的探索和中西文化互补等三个侧面，加以初步梳理和述评。笔者身处地震专业圈外，了解情况与水平所限，不妥难免敬请指正。 ( http://www.tecn.cn )
    需加说明：地震预测属于科学技术范畴，是地震科学家的工作；地震预报是国家地震主管部门的职责，是政府官员的行为。二者有紧密联系，相互作用。 ( http://www.tecn.cn )
    
    一．地震预测与两种科学观
    
    （一） 目前中国地震界主流的还原论观点和方法
    
    “地震不能预测”是美国地震科学界主流观点。20世纪50年代有人甚至说：“谁说地震能预测，不是疯子，就是骗子”。1996年11月，“地震预测框架评估”国际会议达成共识：“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”。盖勒等（Geller et al.,1997）在美国《科学》杂志著文，断言“地震不能预测”，依据是地震发生影响因素复杂，地震的时间、空间、强度三要素本质上是不可预测的。 ( http://www.tecn.cn )
    中国地震局局长陈建民2006年在《中原减灾》报著文：地震预报是一项世界难题，攻克难关需要几代人甚至几十代人的努力。 ( http://www.tecn.cn )
    汶川地震后，中国地震台网中心负责人张晓东等为上述观点作论证：强调地震预测是世界难题，其理由为以下三点： ( http://www.tecn.cn )
    1．地球的不可入性。对地下发生的变化，只能通过地表的观测来推测；
    2．地震的复杂性。地震孕育、发生、发展的过程十分复杂；
    3． 地震发生的小概率性。地震发生的重复性时间很长，几十年、几百年、上千年，而进行科学研究都要有统计样本，在有生之年获取样本非常困难。 ( http://www.tecn.cn )
    不难看出，目前中国地震界主流对于地震的预测研究，基本上是跟踪、模仿以美国地震界为首的国际地震界主流的做法，着重于机械论的力学机理（地震孕育、发生、发展的过程）分析和参数（地表观测）研究；采用的主要方法是从部分认识整体的两种还原论方法：微分单元法和抽样（数理统计）法。 ( http://www.tecn.cn )
    
    （二） 从系统科学观点看“地震不能预测”论
    
    20世纪70年代以来，世界科学研究正经历着一个历史性大变革：从以数、理、化为主要研究对象的、以简单性探索为特点的大物理时代，向着以天、地、生为主要研究对象的、以复杂性探索为特点的、新的时代过渡。以复杂系统为主要研究对象的系统科学，成为一个有广泛应用价值的带头学科。 ( http://www.tecn.cn )
    地震预测的对象——地球表面的某一特定部分孕育地震的过程及其特征，按照贝塔朗菲创立的、钱学森发展的系统科学观点，这是一种“开放的复杂巨系统”（以下简称“复杂系统”）问题。方舟子2008.5.28.中国青年报文“地震预测的梦想与现实”，引用了国际地震界主流科学家的观点：：“地球处于自组织的临界状态，任何微小的地震等级可能演变成大地震。这种演变是高度敏感，非线性的，其初始条件不明，很难预测” （笔者注：以下楷体字引文，均出自该文）。这一观点表明，他们实际上在某种程度上已经不自觉地承认了“地震预测是一种复杂系统”。 ( http://www.tecn.cn )
    下面从系统科学观点对“地震机理研究”（即建立数学模型）的三个基本环节——建模、输入和输出，加以观察： ( http://www.tecn.cn )
    1. 建模
    数学模型是对研究系统的数学描述。简单的数学模型，通常采用解析式求解；对于复杂的数学模型，只能在计算机上建立系统模型进行实验，这就是系统仿真。 ( http://www.tecn.cn )
    建立模型的任务是确定模型的结构和参数。系统科学的系统仿真建模原则如下：
    ⑴ 对于内部结构和参数都清楚的系统，即白箱（多数的地面工程系统都是白箱），可以利用已知的一些基本定律，分析推演建立理论分析模型； ( http://www.tecn.cn )
    ⑵ 对于内部结构和参数都不清楚的系统，即黑箱，可采用经验分析的方法建立数学模型（例如，通过对系统的实验性观测，假设模型，然后进行实验验证和修正）； ( http://www.tecn.cn )
    ⑶ 对于内部结构和参数都不大清楚（一部分比较清楚，一部分很不清楚）的系统，即灰箱，可采用经验分析与理论分析结合的方法建立数学模型。 ( http://www.tecn.cn )
    国内外地震界主流科学家的地震机理研究，主要研究方向是断层成因说；属于近代科学的、以实验室内的单向因果关系试验与数学分析为特点的、以地质体为对象的力学研究。所谓“单向因果关系”就是只考虑自变量A对因变量（函数）B的单向作用；不考虑B对A的作用，即二者之间的相互作用。这是一种线性关系的、高度的简化，不适用于非线性的复杂系统研究。 ( http://www.tecn.cn )
    地震预测的力学机理和参数研究，涉及广大地区的地质构造、力学性态、参数及其变化。通过地表观测和推理，其力学机理和参数，一小部分可能推测得比较清楚，大部分可能很不清楚。根据系统科学的系统仿真建模原则，地震这种复杂系统的行为预测的性质属于力学机理和参数都不大清楚的“灰箱”。对于灰箱，合理的建模原则并不是国内外地震科学界孜孜以求的、对应于“白箱”的机理研究，即理论分析；也不是对应于“黑箱”的经验分析；而应是经验分析与理论分析结合。也就是说，对于“灰箱”中机理和参数比较清楚的部分，采用理论分析；对于机理和参数都不清楚的部分，采用经验分析。

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