陳運(yùn)泰 地球物理學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士，發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院（TWAS）院士；1962 年畢業(yè)于北京大學(xué)地球物理系，1966 年（研究生）畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所；現(xiàn)任北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、名譽(yù)院長(zhǎng)，中國(guó)地震局地球物理研究所名譽(yù)所長(zhǎng)、研究員，國(guó)際大地測(cè)量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUGG）執(zhí)行局委員，國(guó)際《地震學(xué)刊》（Journal of Seismology）、《中國(guó)科學(xué)》、《科學(xué)通報(bào)》編委，《地震學(xué)報(bào)》（中、英文版）主編，《地球物理學(xué)報(bào)》副主編等。

2008年5月12日下午2點(diǎn)28分（北京時(shí)間），我國(guó)四川省的汶川縣發(fā)生大地震，造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。舉國(guó)上下在齊心協(xié)力抗震救災(zāi)的同時(shí)，也議論、關(guān)注著地震科學(xué)研究的進(jìn)展，尤其是地震預(yù)測(cè)的現(xiàn)狀與前景。就此話題，記者近日采訪了北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院名譽(yù)院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士陳運(yùn)泰。

地震預(yù)測(cè)究竟難在哪里？

記者：有媒體在報(bào)道地震預(yù)測(cè)研究的技術(shù)路徑之爭(zhēng)時(shí)稱(chēng)：“在汶川地震這場(chǎng)巨大的災(zāi)難面前，科學(xué)界尤其是地震學(xué)界被深深地刺痛”。汶川大地震沒(méi)有能夠預(yù)報(bào)出來(lái)，在社會(huì)上也引發(fā)了許多議論，不知您怎么看？

陳運(yùn)泰：1993年我曾在一篇有關(guān)地震預(yù)測(cè)的論文中寫(xiě)下了這樣一段話：地震預(yù)測(cè)是公認(rèn)的世界性的科學(xué)難題，是地球科學(xué)的一個(gè)宏偉的科學(xué)研究目標(biāo)。如能同時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出未來(lái)大地震的地點(diǎn)、時(shí)間和強(qiáng)度，無(wú)疑可以拯救數(shù)以萬(wàn)計(jì)生活在地震危險(xiǎn)區(qū)人民的生命；并且，如果能預(yù)先采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?，就有可能最大限度地減輕地震對(duì)建筑物等設(shè)施的破壞、減少地震造成的經(jīng)濟(jì)損失，保障社會(huì)的穩(wěn)定和促進(jìn)社會(huì)的和諧發(fā)展。

回過(guò)頭來(lái)看，40多年來(lái)，通過(guò)世界各國(guó)地震學(xué)家長(zhǎng)期不懈的努力，地震預(yù)測(cè)、特別是中長(zhǎng)期地震預(yù)測(cè)還是取得了一些有意義的進(jìn)展的。但是，地震預(yù)測(cè)畢竟是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性尚待解決的世界性的科學(xué)難題，目前仍還處于初期的科學(xué)探索階段，總體水平仍然不高，特別是短期與臨震預(yù)測(cè)的水平與社會(huì)需求相距甚遠(yuǎn)。

記者：就您看，地震預(yù)測(cè)在科學(xué)上遇到了什么樣的困難？

陳運(yùn)泰：歸納起來(lái)，地震預(yù)測(cè)的困難主要有如下三點(diǎn)：地球內(nèi)部的“不可入性”；大地震的“非頻發(fā)性”；地震物理過(guò)程的復(fù)雜性。

地球內(nèi)部的“不可入性”是古希臘人的一種說(shuō)法。我們?cè)谶@里指的是人類(lèi)目前還不能深入到處在高溫高壓狀態(tài)的地球內(nèi)部設(shè)置臺(tái)站、安裝觀測(cè)儀器對(duì)震源直接進(jìn)行觀測(cè)?！暗刭|(zhì)火箭”、“地心探測(cè)器”已不再是法國(guó)著名科幻小說(shuō)作家儒勒·凡爾納小說(shuō)中的科學(xué)幻想，科學(xué)家已經(jīng)從技術(shù)層面提出了雖然大膽、然而比較務(wù)實(shí)的具體構(gòu)想，只不過(guò)是目前尚未提到實(shí)施的議事日程上罷了。即便是超深鉆所達(dá)到的深度，也還只是“皮毛”，況且這類(lèi)深鉆并不在地震活動(dòng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行，雖然其自身有重大的科學(xué)意義，但還是解決不了直接對(duì)震源進(jìn)行觀測(cè)的問(wèn)題。

國(guó)際著名的俄國(guó)地震學(xué)家伽利津曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“可以把每個(gè)地震比作一盞燈，它燃著的時(shí)間很短，但照亮著地球的內(nèi)部，從而使我們能觀察到那里發(fā)生了些什么。這盞燈的光雖然目前還很暗淡，但毋庸置疑，隨著時(shí)間的流逝，它將越來(lái)越明亮，并將使我們能明了這些自然界的復(fù)雜現(xiàn)象……”

記者：這句話非常動(dòng)人，比喻也十分貼切。

陳運(yùn)泰：話雖然可以這么說(shuō)，真要做起事情來(lái)卻沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。因?yàn)榈卣鸬姆植疾⒉皇蔷鶆虻?，全球的地震主要發(fā)生在環(huán)太平洋地震帶、歐亞地震帶以及大洋中脊地震帶這三條地震帶，并不是到處都有“燈”。地震這盞“燈”并沒(méi)有能夠把地球內(nèi)部的每個(gè)角落全照亮。

何況，地球表面的70%為海洋所覆蓋，地震學(xué)家只能在地球表面（在許多情況下是在占地球表面面積僅約30%的陸地上）和距離地球表面很淺的地球內(nèi)部（至多是幾千米深的井下）、用相當(dāng)稀疏、很不均勻的觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，利用由此獲取的很不完整、很不充足、有時(shí)甚至還是很不精確的資料來(lái)反推（“反演”）地球內(nèi)部的情況。

地球內(nèi)部是很不均勻的，也不怎么“透明”，地震學(xué)家在地球表面上“看”地球內(nèi)部連“霧里看花”都不及，他們好比是透過(guò)濃霧去看被哈哈鏡扭曲了的地球內(nèi)部的影像。凡此種種都極大地限制了人類(lèi)對(duì)震源所在環(huán)境及對(duì)震源本身的了解。

記者：相對(duì)來(lái)說(shuō)，大地震的“非頻發(fā)性”倒是比較容易理解。

陳運(yùn)泰：大地震是一種稀少的“非頻發(fā)”事件，大地震的復(fù)發(fā)時(shí)間比人的壽命、比有現(xiàn)代儀器觀測(cè)以來(lái)的時(shí)間長(zhǎng)得多，限制了作為一門(mén)觀測(cè)科學(xué)的地震學(xué)在對(duì)現(xiàn)象的觀測(cè)和對(duì)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)知上的進(jìn)展。

迄今對(duì)大地震之前的前兆現(xiàn)象的研究仍然處于對(duì)各個(gè)震例進(jìn)行總結(jié)研究階段，缺乏建立地震發(fā)生的理論所必需的切實(shí)可靠的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，而經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)概括以及理論的建立驗(yàn)證都由于大地震是一種稀少的“非頻發(fā)”事件而受到限制。作為一種自然災(zāi)害，人們痛感震災(zāi)頻仍，可是等到要去研究它的規(guī)律性時(shí)，又深受“樣本”稀少之限。當(dāng)然，這句話不要被誤解為希望多來(lái)大地震。

記者：請(qǐng)?jiān)俳忉屢幌碌卣鹞锢磉^(guò)程的復(fù)雜性。

陳運(yùn)泰：從常識(shí)上說(shuō)，不言而喻，地震是發(fā)生于極為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中的一種自然現(xiàn)象， 地震過(guò)程是高度非線性的、極為復(fù)雜的物理過(guò)程。地震前兆出現(xiàn)的復(fù)雜性和多變性可能與地震震源區(qū)地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性以及地震過(guò)程的高度非線性、復(fù)雜性密切相關(guān)。

從專(zhuān)業(yè)技術(shù)的層面具體地說(shuō)，地震物理過(guò)程的復(fù)雜性指的是地震物理過(guò)程在從宏觀至微觀的所有層次上都是很復(fù)雜的。例如，宏觀上，地震的復(fù)雜性表現(xiàn)在：在同一斷層段上兩次地震破裂之間的時(shí)間間隔長(zhǎng)短不一，變化很大，地震的發(fā)生是非周期性的；在同一斷層段上不同時(shí)間發(fā)生的地震其斷層面上滑動(dòng)量的分布圖像很不相同；大地震通常跟著大量的余震， 而且大的余震還有自己的余震，等等。

就單個(gè)地震而言，地震也是很復(fù)雜的，如：發(fā)生地震破裂時(shí)，破裂面的前沿的不規(guī)則性；地震發(fā)生后斷層面上的剩余應(yīng)力（震后應(yīng)力）分布的不均勻性，等等。在微觀上，地震的復(fù)雜性表現(xiàn)在：地震的起始也是很復(fù)雜的，先是在“成核區(qū)”內(nèi)緩慢地演化，然后突然快速地動(dòng)態(tài)破裂、“級(jí)聯(lián)”式地驟然演變成一個(gè)大地震。這些復(fù)雜性是否彼此有關(guān)聯(lián)？如果有，是什么樣的一種關(guān)系？這非常值得深究。

地震到底能不能預(yù)測(cè)？

記者：人們非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是：地震到底能不能預(yù)測(cè)？有人說(shuō)，目前的地震預(yù)報(bào)的水平是在某種有利的條件下，對(duì)一定地區(qū)、某種類(lèi)型的地震，做出一定程度的預(yù)報(bào)。

陳運(yùn)泰：地震到底能不能預(yù)測(cè)？這不是用一兩句話就能說(shuō)清楚的問(wèn)題。應(yīng)該讓大家知道，科學(xué)家所研討的地震能不能預(yù)測(cè)的問(wèn)題，有深刻的科學(xué)內(nèi)涵，不是簡(jiǎn)單地歸之為“說(shuō)地震不能預(yù)測(cè)，就是在宣傳不可知論”等等就完事了。

地震預(yù)測(cè)是一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)世界各國(guó)地震學(xué)家最為關(guān)注的目標(biāo)之一。在上個(gè)世紀(jì)70年代，緊接著前蘇聯(lián)報(bào)導(dǎo)了地震波波速比（縱波速度與橫波速度的比值）在地震之前降低之后，美國(guó)紐約蘭山湖地區(qū)也觀測(cè)到了震前波速比異常。隨之而來(lái)的是大量有關(guān)震前波速異常、波速比異常等前兆現(xiàn)象的報(bào)道和膨脹－擴(kuò)散模式、膨脹－失穩(wěn)模式等有關(guān)地震前兆的物理機(jī)制的提出，以及1975年中國(guó)海城地震的成功預(yù)報(bào)。

這些情況使得國(guó)際地震學(xué)界對(duì)地震預(yù)測(cè)一度彌漫了極其樂(lè)觀的情緒，甚而樂(lè)觀地認(rèn)為“即使對(duì)地震發(fā)生的物理機(jī)制了解得不是很透徹（如同天氣、潮汐、火山噴發(fā)預(yù)測(cè)那樣），也可能對(duì)地震做出某種程度的預(yù)報(bào)”。當(dāng)時(shí)，連許多著名的地球物理學(xué)家都深信：系統(tǒng)地進(jìn)行短、臨地震預(yù)測(cè)是可行的，不久就可望對(duì)地震進(jìn)行常規(guī)的預(yù)測(cè)，關(guān)鍵是布設(shè)足夠的儀器以發(fā)現(xiàn)與測(cè)量地震前兆。

然而，人們很快就發(fā)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的觀測(cè)基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)都有問(wèn)題：對(duì)波速比異常重新做測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)原先報(bào)導(dǎo)的結(jié)果重復(fù)不了；對(duì)震后報(bào)導(dǎo)的大地測(cè)量、地球化學(xué)和電磁異常到底是不是與地震有關(guān)的前兆產(chǎn)生了疑問(wèn)；由理論模式以及實(shí)驗(yàn)室做的巖石力學(xué)膨脹、微破裂和流體流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得不出早些時(shí)候提出的前兆異常隨時(shí)間變化的進(jìn)程。接著，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)性的地震預(yù)報(bào)方法未能對(duì)1976年中國(guó)唐山大地震做出短、臨預(yù)報(bào)。

到了1980～1990年，美國(guó)地震學(xué)家預(yù)報(bào)的圣安德列斯斷層上的帕克菲爾德地震、日本地震學(xué)家預(yù)報(bào)的日本東海大地震都沒(méi)有發(fā)生（前者推遲了11年于2004年9月28日才發(fā)生，后者迄今還沒(méi)有發(fā)生），又使許多人感到悲觀。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，對(duì)地震預(yù)測(cè)從十分樂(lè)觀到極度悲觀，什么觀點(diǎn)都有，不同的觀點(diǎn)一直爭(zhēng)論不息。

記者：特別是近年來(lái)，圍繞著地震的可預(yù)測(cè)性發(fā)生了激烈的論爭(zhēng)。1997年春，日本東京大學(xué)的美國(guó)地球物理學(xué)教授羅伯特·蓋勒、美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的地球物理學(xué)教授戴維·杰克遜等專(zhuān)家在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇題為《地震無(wú)法預(yù)測(cè)》的文章，悲觀地聲稱(chēng)：地震是無(wú)法預(yù)測(cè)的。應(yīng)該打消可能會(huì)在幾小時(shí)、幾天或幾個(gè)月之前預(yù)測(cè)到地震的希望。從事這方面的研究工作是“一項(xiàng)毫無(wú)希望的工作”。

陳運(yùn)泰：國(guó)際上有一些專(zhuān)家認(rèn)為，地震系統(tǒng)與其他許多系統(tǒng)一樣，都屬于具有“自組織臨界性”的系統(tǒng)，即在無(wú)臨界長(zhǎng)度標(biāo)度的臨界狀態(tài)邊緣漲落的系統(tǒng)。從本質(zhì)上說(shuō)，具有自組織臨界性的現(xiàn)象是不可預(yù)測(cè)的。而具有自組織臨界性的系統(tǒng)中的臨界現(xiàn)象普遍都遵從像地震學(xué)中的古登堡－里克特定律那樣的冪律分布，所以這些專(zhuān)家認(rèn)為，地震是一種自組織臨界現(xiàn)象，地震系統(tǒng)是具有“自組織臨界性”的系統(tǒng)。進(jìn)一步他們認(rèn)為：既然自組織臨界現(xiàn)象具有內(nèi)稟的不可預(yù)測(cè)性，所以地震是不可預(yù)測(cè)的；既然地震預(yù)測(cè)很困難，甚至是不可預(yù)測(cè)的，那么就應(yīng)當(dāng)放棄它，不再去研究它。這種觀點(diǎn)在一個(gè)時(shí)期可謂“甚囂且塵上矣”！

可是，地震是不是一種自組織臨界現(xiàn)象，這不是一個(gè)靠“民主表決”、“少數(shù)服從多數(shù)”可以解決的問(wèn)題！多數(shù)人認(rèn)為地震是一種自組織臨界現(xiàn)象，并不能說(shuō)明地震就是一種自組織臨界現(xiàn)象。

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的地球物理學(xué)教授諾波夫教授一直在強(qiáng)烈批評(píng)上述的“地震在本質(zhì)上是不可預(yù)測(cè)”的觀點(diǎn)，他的研究結(jié)果表明，地震現(xiàn)象是自組織的，但并不臨界。他批評(píng)“地震在本質(zhì)上是不可預(yù)測(cè)”的觀點(diǎn)說(shuō)，簡(jiǎn)單地從冪律出發(fā)得出地震具有自組織臨界性、進(jìn)而推出“地震不能預(yù)測(cè)”的結(jié)論在邏輯推理上好比說(shuō) “哺乳動(dòng)物有4條腿，桌子也有4條腿，所以桌子也是一種哺乳動(dòng)物或哺乳動(dòng)物也是桌子”一樣的荒謬。

記者：說(shuō)地震預(yù)測(cè)是“一項(xiàng)毫無(wú)希望的工作”，如此決絕的喪氣話，在我們這個(gè)太空兼基因時(shí)代放出來(lái)，似乎有點(diǎn)不對(duì)勁兒，但這畢竟只是一家之言。我聽(tīng)到一種說(shuō)法：現(xiàn)在的地震預(yù)測(cè)大都是進(jìn)行概率預(yù)測(cè)，即地震趨勢(shì)估計(jì)或危險(xiǎn)性評(píng)估——發(fā)生地震的危險(xiǎn)性有多大？國(guó)外的某些概率模型，已能預(yù)報(bào)若干年內(nèi)在某個(gè)特定地區(qū)，將有多大的概率發(fā)生某一震級(jí)的地震。會(huì)不會(huì)有那么一天，人類(lèi)對(duì)地震的預(yù)報(bào)，就像現(xiàn)在對(duì)天氣的預(yù)報(bào)那樣，迅速、科學(xué)而又準(zhǔn)確呢？

陳運(yùn)泰：對(duì)地震的可預(yù)測(cè)性這一與地震預(yù)測(cè)實(shí)踐以及自然界的普適性定律密切相關(guān)的理論性問(wèn)題的探討或論爭(zhēng)還在繼續(xù)進(jìn)行中。既然地震的可預(yù)測(cè)性的困難源自人們不可能以高精度測(cè)量斷層及其鄰區(qū)的狀態(tài)，以及對(duì)于其中的物理定律仍然幾乎一無(wú)所知，那么，如果這兩方面的情況能有所改善，將來(lái)做到提前幾年的地震預(yù)測(cè)還是有可能的。

提前幾年的地震預(yù)測(cè)的難度，與氣象學(xué)家目前做提前幾小時(shí)的天氣預(yù)報(bào)的難度相當(dāng)，只不過(guò)做地震預(yù)測(cè)所需要的地球內(nèi)部的信息遠(yuǎn)比做天氣預(yù)報(bào)所需要的大氣方面的信息復(fù)雜得多，而且也不易獲取，因?yàn)檫@些信息都源自地下（地球內(nèi)部的“不可入性”）。這樣一來(lái)，對(duì)地震的可預(yù)測(cè)性的限制可能不是由于確定性的混沌理論內(nèi)稟的限制，而是因?yàn)榈貌坏綐O其大量的信息。

記者：在您看來(lái)，實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的科學(xué)途徑是什么？

陳運(yùn)泰：我看主要還是依靠科技進(jìn)步，依靠科學(xué)家群體。

解決地震預(yù)測(cè)面臨的困難的出路既不能單純依靠經(jīng)驗(yàn)性方法，也不能置迫切的社會(huì)需求于不顧，單純指望幾十年后的某一天基礎(chǔ)研究的飛躍進(jìn)展和重大突破。在這方面，地震預(yù)測(cè)與純基礎(chǔ)研究不完全一樣。這就是：（1）時(shí)間上的“緊迫性”，即必須在第一時(shí)間回答問(wèn)題，不容猶豫，無(wú)可推諉；（2）對(duì)“震情”所掌握的信息的“不完全性”；（3）決策的“高風(fēng)險(xiǎn)性”。

地震預(yù)測(cè)的上述特點(diǎn)既不意味著對(duì)地震預(yù)測(cè)可以降低嚴(yán)格的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，也不意味著可以因?yàn)閷?duì)地震認(rèn)識(shí)不夠充分、對(duì)震情所掌握的信息不夠完全（極而言之，永遠(yuǎn)沒(méi)有“充分”、“完全”的時(shí)候）而置地震預(yù)測(cè)于不顧。

記者：不管怎樣，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾代地震學(xué)家的不懈努力，對(duì)地震的認(rèn)識(shí)的確可以說(shuō)大有進(jìn)步了。

陳運(yùn)泰：然而，不了解之處依然很多。目前地震預(yù)測(cè)尚處于初期的科學(xué)探索階段，地震預(yù)測(cè)的能力、特別是短、臨地震預(yù)測(cè)的能力還是很低的，與迫切的社會(huì)需求相距甚遠(yuǎn)。解決這一既緊迫要求予以回答、又需要通過(guò)長(zhǎng)期探索方能解決的地球科學(xué)難題，唯有依靠科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，依靠科學(xué)家群體。一方面，科學(xué)家應(yīng)當(dāng)傾其所能把代表當(dāng)前科技最高水平的知識(shí)用于地震預(yù)測(cè)；另一方面，科學(xué)家（作為一個(gè)群體，而不僅是某個(gè)個(gè)人）還應(yīng)勇負(fù)責(zé)任，把代表當(dāng)前科技界最高認(rèn)識(shí)水平的有關(guān)地震的信息（包括正、反兩方面的信息）如實(shí)地傳遞給公眾。

應(yīng)當(dāng)看到：我們的“敵人”——地震還是40年前的那個(gè)敵人，但是40年來(lái)地震研究的進(jìn)展使得我們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)比以前增進(jìn)了許多。地震觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步、高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為地震預(yù)測(cè)研究帶來(lái)了歷史性的機(jī)遇。依靠科技進(jìn)步、強(qiáng)化對(duì)地震及其前兆的觀測(cè)，開(kāi)展并堅(jiān)持以地震預(yù)測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)為重要方式的地震預(yù)測(cè)科學(xué)試驗(yàn)，系統(tǒng)地開(kāi)展基礎(chǔ)性的對(duì)地球內(nèi)部及地震的觀測(cè)、探測(cè)與研究，堅(jiān)持不懈地做下去，對(duì)實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的前景是可以審慎地樂(lè)觀的。

其實(shí)，地震預(yù)測(cè)面臨的困難基本上也是地球科學(xué)面臨的困難。分析這些困難，是為了尋找解決困難的辦法。困難不能成為無(wú)所作為的借口。地震預(yù)測(cè)的確是很困難的，正是因?yàn)槔щy，才需要有地震學(xué)家去攻堅(jiān)。如果很容易，還用得著養(yǎng)這些人嗎？因此，地震工作者要迎接挑戰(zhàn)，知難而進(jìn)，這是我特別希望加以強(qiáng)調(diào)的。

（責(zé)任編輯 鄧愛(ài)華）