文丨 葛劍雄
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【葛劍雄】白鹿講壇主講人，民革中央委員，第十二屆全國政協常委，中央文史研究館館員，復旦大學資深教授，中國歷史地理研究所博士生導師，教育部社會科學委員會歷史學部委員，從事歷史地理、中國史、人口史、移民史、文化史、環境史等方面研究。著有《中國人口發展史》、《統一與分裂：中國歷史的啟示》、《中國移民史》、《未來生存空間·自然空間》、《葛劍雄自選集》、《行路集》、《碎石集》、《千秋興亡》、《長城的價值》等著作及論文百餘篇。
實際上，人類探索地震奧秘的努力早就開始了。前面提到，2100多年前的伯陽甫就試圖解釋造成地震的原因，儘管今天看來他的解釋顯得過於離奇。古代的西方學者對地震的認識也並不比伯陽甫高明，如阿那克薩哥拉認為地震是由於過量的水從高處湧入低處和洞穴而引起的，德謨克利特認為當大地被水所飽和的時候就會發生地震，阿那克西米尼則認為地震是由於土塊在乾燥過程中墜入洞穴而引起的。亞里斯多德在公元前4世紀提出，地震發生的原因是由於太陽曬到潮溼的土地所產生的水蒸氣在逸出時受到了阻礙。塞尼卡在公元68年的觀點是:「地震的主要原因是氣，它是一種能夠從一處迅速流到另一處的東西。如果不加擾動，讓它停留在空曠的地方，它會一動也不動留在那裡，不會對周圍的東西發生什麼影響。但是，如果有任何外來的因素激動它，壓迫它，並且把它驅逐進一個狹窄的空間……而它逃逸的道路又完全被封鎖住的話，它就會『以雷霆萬鈞之勢，繞著障礙而狂鳴』，在和這種束縛進行長期的鬥爭以後，它就會衝破障礙而上升。與它相鬥爭的障礙物越堅強，它就會變得越兇猛。」而在多地震的日本，古代廣泛流傳的說法是，地震是由埋在地下的鯰魚的活動所致。 但是在地震的觀測方面，人類的第一項傑出成就無疑應屬於中國的張衡。張衡(78-139年)是一位卓越的科學家，在數學、天文學、地理學和文學等方面都有突出的貢獻。《後漢書·張衡傳》載有他發明地震儀的經過: 漢陽嘉元年(132年)，張衡又發明了「候風地動儀」。地動儀用精銅鑄成，形狀像一個酒樽，直徑八尺。儀器上有一個隆起的頂蓋，儀器的外表刻有篆文及山、龜、鳥獸等圖形。儀器的內部有一根中心柱，這根柱子能夠沿導軌向八個方向移動，並操縱開關。它的外部有八個龍頭，每個龍頭的口中都銜有一顆銅丸，在底座周圍則有八隻張著口的蟾蜍和龍頭相對，以便隨時承受從龍口中落下的銅丸。地動儀的牙機製得非常精巧，全部裝在儀器的內部，蓋子蓋得非常嚴實，連一點縫隙也沒有。一旦發生地震，地動儀就會受到振動，結果就會有一個龍嘴吐出銅丸，讓它下面的蟾蜍把銅丸銜住，發出很響亮的聲音，從而使監視人員察覺。雖然有一條龍的機關受到觸發，但其餘七條龍會保持不動，因此只要知道哪一條受到觸發，就可以知道地震來自什麼方向。根據所發生的地震的事實來驗證，地動儀所指出的地震方向和地震實際發生的方向幾乎一點不差。有一次，從龍口中掉下了一顆銅丸，但人們都沒有地震的感覺。洛陽的學者們都因為沒有地震的證據而感到奇怪。但幾天後接到地方官送來的報告，隴西果然發生了地震，於是大家都佩服儀器的精妙。從此以後，朝廷就命令史官記錄每次地震來自什麼方向。 候風地動儀的原物雖然早已不存在，但近代科學家的研究證明，張衡的發明是符合科學原理的，設計是可行的。在近代這臺世界上最早的地震儀已經在我國復原成功，專家鑑定後認為符合科學原理。 世界上第一臺現代地震儀是1703年由德拉·奧特弗耶製成的、這個儀器採用的原理是在一個碟子裡裝滿水銀，一旦發生地震，水銀就會從碟子中溢出。這一原理直到1848年依然為卡西亞託雷所採用。令人驚奇的是，一千多年前張衡所採用的原理明顯比這更先進。 人類對地震的成因和演變規律的認識一直停留在假設的水平，直到近代才有所突破。1880年日本橫濱大地震後，美國哥倫比亞大學的尤因教授根據東京附近的地震觀測結果，發現地震中存在著縱波(P波)和橫波(S波)。1906年4月18日美國舊金山大地震是長達400公裡的聖安德列斯斷層重新活動的結果，震後對斷層作了詳細研究後，形成了著名的地震成因學說一一「彈性回跳」說，即地殼內部逐漸積累的應力，突然由於斷層斷裂而釋放出來。 70年代初期，科學家又從板塊結構學說的角度認識地震：地球表面為厚達百餘公裡的若干剛性板塊所覆蓋，這些板塊在軟流層上的低黏性層上運動。地球表面的重要變動均發生在這些板塊相互連接的邊界上。地震是現代地殼運動的表現形式之一，與板塊運動有著密切的關係。進一步的研究發現，這類「構造地震」佔全球地震的90%以上。 此外，還有因火山爆發而引起的地震，約佔地震總數的7%。地下巖漿活動引起火山爆發也是能量的積聚和釋放的過程。火山爆發前巖漿在地殼內積聚、膨脹，能使其附近的老斷裂產生新活動，也會產生新斷裂，這些新老斷裂的形成和發展均伴隨有地震的產生。巖漿衝出地表成為火山噴發，是大規模能量釋放的過程，也會產生不小的地震。如1914年日本櫻島火山爆發，所產生的震動就相當於一個6.7級地震。 巖崩、滑坡、地面陷落等也會引起地震。如1983年3月7日甘肅東鄉族自治縣的灑勒山發生的一次黃土大滑坡，滑體堆積範圍達1.5平方公裡，根據附近地震儀的紀錄，滑坡形成的瞬間，地面的振動相當於一次1.4級地震。但這類地震震動範圍小，震級不大。 人類的工程活動，如採礦、進行地下核爆炸或水庫的蓄水等都能誘發地震。廣東新豐江水庫建成於1959年，水壩高195米，開始蓄水後地震日益增加，到1972年達72萬次，在1962年3月19日發生了一次6.1級地震，烈度為8度，壩體出現裂縫。 但是，人類在地震的預測預報方面卻舉步維艱，成效有限。1975年中國成功地預報了遼寧海城的大地震，曾經使人們看到了勝利的曙光，但第二年突然爆發的唐山大地震，又使地震變得神秘莫測。 1966年3月8日河北邢臺發生的6.8級地震和3月22日發生的寧晉縣7.2級地震，造成十分嚴重的損失，引起了中國政府和地震科學家的高度重視，此後建立了廣泛的地震測報系統，進行經常性的觀測和分析。1974年上半年，在遼寧省和鄰近地區出現了一些異常現象：小震明顯增強，海城縣觀測到大幅度形變異常，大連出現地磁場垂直分量大幅度變化。據此，瀋陽地震大隊提出了「遼寧南部或海城北部，在不太長時間內可能發生強震」的看法。12月中旬，遼南出現了前所未有的異常現象：地下水位大幅度升降，井水變渾變味，冬眠的蛇出洞，一些家禽、家畜行為異常，一些水氡、地傾斜觀測曲線發生突變。同時，以遼北的參窩水庫出現4.8級地震震群為標誌，地震活動進一步加強。遼寧省地震部門提出，遼東半島及附近海域在1975年上半年，甚至一二月份，可能發生6級左右的地震。1975年1月末至2月初，動物異常數時逐日劇增，地域不斷擴大，反應程度也更劇烈。井水異常向營口、海城一帶發展，水位變化明顯，甚至形成自噴或斷流。水氡、地電等觀測值出現大幅度突跳。石硼峪地震臺自2月1日起觀測到數以百計的小地震，而且頻度、強度不斷升級。遼寧省地震部門於2月3日向政府提出，在營口、海城地區小震活動的後面，可能要發生一次大地震。2月4日19時36分，海城爆發了7.3級強烈地震。這次地震烈度在8度以上的面積達1685平方公裡，其中城市佔52%，災區人口835萬，人口稠密、工業集中。但由於事先有了準備，死於地震災害的有1328人，死於次生災害的713人，死亡率萬分之二。與同類災害相比，估計減少了十多萬人的死亡。可是僅僅相隔一年半，1976年7月28日凌晨3時42分，唐山大地震卻在沒有作出短期和臨震預報的情況下突然爆發。 問題的難度和複雜性還在於，地震的短期預報、特別是臨震預報的公開發布還必須承擔巨大的社會責任，公開發布錯誤的地震預報所造成的物質損失和社會影響，甚至不亞於地震本身。這些年來，每當即將發生地震的流言開始傳播後，當地就會人心惶惶，人們大量搶購、囤積物資，外出避難，不敢在室內過夜，嚴重影響正常的工作和生活。一有風吹草動，就盲目行動，甚至有人慌不擇路，跳樓身亡。要是當地政府正式發布公告或臨震預報，情況必定會更嚴重。如果地震沒有發生，或僅發生相當輕微的地震，由此造成的損失由誰來承擔？由此引起的心理壓力又如何消除？錯誤的、輕率的預報還會影響地震預報本身和政府的信譽，造成更大的惡果。當正確的預報發布、真正的地震來臨時，人們又會掉以輕心，行動遲緩，甚至完全不當一回事，後果自然不堪設想。但地震災害的預防必須由公眾參與和實行，如果不公開發布消息，只有少數人知道，任何預報都會缺乏實際意義，在臨震階段尤其如此。 近年，美國地震學家蓋勒在美國《科學》雜誌上發表文章，斷言地震是無法預測的。蓋勒的觀點或許失之偏頗，但從嚴格的科學意義上說，到目前為止，地震的確還是無法預測的。 人類對地震的科學觀測，比對氣候的觀測時間更短，但地震的形成和變化的周期卻並不比氣候變化的周期簡單，大地震的復發時間比人的壽命和有現代觀測儀器以來的時間都長，已有的資料和數據積累是相當有限的。地震源一般在地表以下很深的地方，形成和影響地震的基本因素更產生在地球內部，涉及的範圍相當廣泛，但科學家只能利用設置在地球表面或距地表很淺的內部的儀器進行觀測，就是這樣的儀器布置得也很稀疏，數量有限，能夠獲得的信息是很不完整、很不精確的，這自然無法作出正確的判斷。 更大的障礙是，目前還沒有找到一種普遍存在的地震前兆，即在大地震前都必然出現的異常現象。例如，海城大地震前出現過的動物、地下水、水氡和地電數值的異常，在其他的大地震前未必出現；;反之，出現了這些異常現象的地區往往並沒有發生大地震。至於這些前兆的出現時間，程度和頻度與大地震發生的時間、強度之間的關係就更無從說起，所以即使像對海城大地震的預報那樣相當成功的例子，也絕不能做到像目前的天氣預報那樣準確。 當然我們應該看到、人類對地震的探索在不太長的年代裡已經有了長足的進步，現在就斷言永遠無法預測地震還為時過早。不過，在可以預見的將來,例如在21世紀之內，我們大概還不可能像預報天氣那樣對地震作出精確的預報。