我們能預(yù)測(cè)地震嗎？

在下一場(chǎng)災(zāi)難到來(lái)之前，科學(xué)究竟能為人類多少脫險(xiǎn)時(shí)間。

“誰(shuí)看見我的幻燈片了?”

這是1991年冬天，曾任國(guó)際大地測(cè)量與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUGG)主席的符拉迪米爾·克依利斯-博羅克(Vladimir Keilis-Borok)在位于意大利的國(guó)際理論物理中心(ICTP)開始他著名的《地震預(yù)測(cè)：新的嘗試》(Earthquake Prediction：The New Deal)演講之前的疑問(wèn)。沒有人能給他答案，于是這位70歲的老人聳了聳肩，用嫻熟卻帶有濃重俄羅斯口音的英文說(shuō)道：

“好吧，那么只好用黑板了。”

這只是研討會(huì)中的一個(gè)小小插曲，但這個(gè)“偶然事故”意味深長(zhǎng)——當(dāng)?shù)卣饘W(xué)家開始討論地震預(yù)測(cè)的問(wèn)題時(shí)，卻突然發(fā)現(xiàn)自己手中的材料實(shí)際上還沒有準(zhǔn)備好。

但這并不是他們的過(guò)錯(cuò)，至少不完全是。地震預(yù)測(cè)被譽(yù)為地震科學(xué)中的圣杯，人人都想得到，卻人人都難以得到。全世界每年約有18次7.0或以上級(jí)別的地震。從1968年開始，實(shí)際每年的數(shù)字范圍從1986年和1990年的每年6-7次上升到1970年、1971年和1992年的每年20-23次，強(qiáng)烈而突然的地震所能造成的破壞幾乎壓倒所有自然災(zāi)害。1835年2月20日，智利的康塞普森在一場(chǎng)8.1級(jí)的地震中被摧毀。兩周后，達(dá)爾文在他著名的貝格爾號(hào)(HMS Beagle)環(huán)球旅行中來(lái)到那里，這位經(jīng)歷過(guò)數(shù)次余震的地質(zhì)工作者(雖然他以進(jìn)化論聞名于世)被眼前的景象深深震撼了。他寫道：“通常在幾百年才能完成的變遷，在這里只用了一分鐘。這樣巨大場(chǎng)面所引起的驚愕情緒，似乎還超過(guò)了對(duì)于受災(zāi)居民的同情心。”

震驚之后，每個(gè)人都會(huì)提出這樣的疑問(wèn)：“如果不能阻止地震發(fā)生，那么可否提前預(yù)見，從而避開悲劇?”

這個(gè)問(wèn)題又將我們帶回到開頭的故事——地震學(xué)家面對(duì)地震預(yù)測(cè)時(shí)的努力、奮斗、希望和迷茫。科學(xué)或許不能讓我們遠(yuǎn)離災(zāi)難，但科學(xué)為我們爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，在下一場(chǎng)災(zāi)難來(lái)襲之前做好準(zhǔn)備。

這就是地震預(yù)測(cè)的魅力，也是地震預(yù)測(cè)的意義。

不可能的任務(wù)?

據(jù)說(shuō)地球物理學(xué)家、散文作家寺田寅彥在日本一句家喻戶曉的警句就是：“天災(zāi)總是在人們將其淡忘時(shí)來(lái)臨。”如果不是汶川地震，很少會(huì)有人想起中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)的些許地震知識(shí)，更不會(huì)對(duì)地震預(yù)測(cè)感興趣。

當(dāng)不明真相的人們?nèi)呵榧嵉卦戨y地震學(xué)家為何不發(fā)布、或不能發(fā)布地震預(yù)測(cè)時(shí)，其實(shí)很少有人知道什么是真正的“地震預(yù)測(cè)”。

一個(gè)完整的地震預(yù)測(cè)不僅要包括位置、大小和時(shí)間三個(gè)參數(shù)(每個(gè)參數(shù)的誤差都不得大于一定范圍)，還應(yīng)當(dāng)指明預(yù)測(cè)發(fā)生的可能性。在滿足上述條件后，地震預(yù)測(cè)又可分為長(zhǎng)期、中期和短期。關(guān)于地震預(yù)測(cè)的長(zhǎng)、中、短期的時(shí)間分界沒有統(tǒng)一口徑，大致上，超出10年的預(yù)測(cè)為長(zhǎng)期，1年至數(shù)年為中期，幾個(gè)月內(nèi)為短期，如果能精確到幾天之內(nèi)，則可稱為臨震預(yù)測(cè)。而在我國(guó)，又有人將地震學(xué)家等專業(yè)人士對(duì)未來(lái)地震發(fā)生情況作出的研究稱為“預(yù)測(cè)”，而將政府發(fā)布的未來(lái)地震警報(bào)稱為“預(yù)報(bào)”。

實(shí)際上，關(guān)于地震預(yù)測(cè)最重要的區(qū)別是“Forecast”和“Prediction”。這兩個(gè)英文單詞對(duì)應(yīng)的中文都是“預(yù)測(cè)”、“預(yù)報(bào)”，但在英文中卻有著本質(zhì)區(qū)別。“Prediction”指極為精確的預(yù)測(cè)，某個(gè)具體地點(diǎn)在未來(lái)某個(gè)確定時(shí)間內(nèi)將以非常高的概率發(fā)生某個(gè)震級(jí)的地震，近乎“預(yù)知”；而“Forecast”則是以一定資料為基礎(chǔ)，對(duì)一個(gè)較為廣泛的區(qū)域在一段較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的某一不確定時(shí)間發(fā)生地震的概率估計(jì)。絕大部分地震學(xué)家和相關(guān)專業(yè)人士作出的預(yù)測(cè)都屬于“Forecast”而非“Prediction”，他們也不愿把自己的名字和后者聯(lián)系在一起。因?yàn)樵谀壳?即便是未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi))，想要“預(yù)知”地震的發(fā)生基本不可能，但“預(yù)測(cè)”卻是可行的。

研究全球板塊構(gòu)造及地球動(dòng)力學(xué)的“長(zhǎng)江學(xué)者”陳永順教授在接收《環(huán)球企業(yè)家》的采訪時(shí)表示，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)未來(lái)地震發(fā)生的地點(diǎn)和震級(jí)都可以有所估計(jì)，但發(fā)生的時(shí)間難以判斷。瑞士著名的地震學(xué)家馬科斯·懷斯(Max Wyss)曾經(jīng)將地震比作一個(gè)危險(xiǎn)的火藥桶，大家都知道它快要爆炸了，但沒有人知道究竟是哪個(gè)火花在何時(shí)將其引爆。

自從1870年代后期現(xiàn)代地震學(xué)建立以來(lái)，人們對(duì)地震的了解已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，但這種了解距離地震的終極真相還相去甚遠(yuǎn)。我們無(wú)法像儒勒·凡爾納一樣撰寫“地心游記”，真正保留了完整記錄的大地震也為數(shù)不多，而最重要的是，地震本身的復(fù)雜性。科學(xué)家能不能破解地震的復(fù)雜性，直接關(guān)系著地震可不可能被預(yù)測(cè)。

多數(shù)人認(rèn)為地震是因地下巖石的突然斷裂而造成的，根源在于地球內(nèi)部的不斷運(yùn)動(dòng)所造成的地殼大規(guī)模變形，而地震波能量輻射的直接原因是巖層沿地震斷裂面的忽然滑移。地震的醞釀和發(fā)生過(guò)程都是極為復(fù)雜的物理過(guò)程，這個(gè)地下巖石的“應(yīng)變緩慢積累一快速釋放”過(guò)程具有非線性，一些地震學(xué)家更認(rèn)為地震系統(tǒng)具有“自組織臨界性”(self-organized criticality，SOC)。

線性系統(tǒng)的平衡將在何時(shí)被打破是可計(jì)算的，要讓系統(tǒng)達(dá)到臨界狀態(tài)產(chǎn)生質(zhì)變，需要對(duì)“控制參數(shù)”進(jìn)行調(diào)節(jié)。而具有自組織臨界性的系統(tǒng)具有持續(xù)的能力供給，并由很多基本單元組成，這些基本單元之間具有(非線性的)相互作用，不需要從外部控制參數(shù)，系統(tǒng)可自發(fā)演化到穩(wěn)定與非穩(wěn)定的臨界狀態(tài)。而且在這樣的系統(tǒng)中，任何一個(gè)小事件都可能以一定的概率“級(jí)聯(lián)”式地演化成大事件，而這種情況是否會(huì)發(fā)生與整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的所有細(xì)節(jié)、而不僅僅是與大事件及其鄰近區(qū)域的細(xì)節(jié)有關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的所有細(xì)節(jié)雖然從理論上是可測(cè)量的，但實(shí)際上需要測(cè)量的細(xì)節(jié)如此之多以至于根本不可能完成準(zhǔn)確測(cè)量，而且人們至今仍不了解其中的物理定律。因此，具有自組織臨界性的現(xiàn)象被認(rèn)為是不可預(yù)測(cè)的。

在地震的案例中，地球巖石層可以看作由不同層次的塊體組成的，其中最大的是板塊，最小的是礦物顆粒。不同的塊體之間、不同層次的塊體之間都存在非線性的相互作用。地幔對(duì)流給這種塊體運(yùn)動(dòng)提供了持續(xù)的能量供給。這樣一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)能自發(fā)地演化到自組織臨界狀態(tài)。在1997年《科學(xué)》關(guān)于“地震能否預(yù)測(cè)”的辯論中采取激進(jìn)反對(duì)立場(chǎng)的羅伯特·蓋勒(Robert J.Geller)就認(rèn)為：“地球處在一種自組織臨界狀態(tài)上，其中任何小地震都有可能級(jí)聯(lián)式地發(fā)展成一個(gè)大地震。”因此，他當(dāng)時(shí)的觀點(diǎn)是，地震的不可預(yù)測(cè)性是由這個(gè)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定的，應(yīng)當(dāng)干脆放棄，不去研究它。

持這種觀點(diǎn)的人的一個(gè)重要依據(jù)就是古登堡一里克特定律(Gutenberg-Richter law，指不同震級(jí)的地震的頻度與震級(jí)間存在某種對(duì)數(shù)關(guān)系)，這一地震學(xué)中的重要定律的冪律分布性質(zhì)是具有自組織臨界性系統(tǒng)中的普遍現(xiàn)象。

當(dāng)然，地震的完全不可預(yù)測(cè)性只是一個(gè)非常偏激的觀點(diǎn)。關(guān)于地震系統(tǒng)是否真的具有自組織臨界性、并因此而不可預(yù)測(cè)也存在眾多分歧和說(shuō)法，但毫無(wú)爭(zhēng)議的是地震系統(tǒng)的復(fù)雜性。這或許是一個(gè)只有少數(shù)人才真正具有發(fā)言權(quán)的科學(xué)領(lǐng)域，但所有人都懂得的是，地震毀滅性的巨大力量總是造成無(wú)可挽回的悲劇。正因?yàn)槿绱耍M管地震預(yù)測(cè)面臨著種種限制和困難，一代又一代的地震學(xué)家仍獻(xiàn)身于這個(gè)科學(xué)難題。

對(duì)地震預(yù)測(cè)這樣尚處于探索階段的科學(xué)命題，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)“不可能”和“100％精確”這樣的絕對(duì)說(shuō)法保持同樣的警惕性。就像伯克利大學(xué)的地震學(xué)家羅伯特·納多(Robert Nadeau)所說(shuō)的，許多不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性只是因?yàn)槿狈ψ銐虻闹R(shí)。隨著人類對(duì)地球和地震了解的加深，對(duì)地震的科學(xué)預(yù)測(cè)將不再僅僅是夢(mèng)想。

預(yù)測(cè)之殤

1906年8月17日，智利的瓦爾普拉索(Valparaiso)發(fā)生8.5級(jí)大地震，3760人遇難。智利是全球地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的國(guó)家之一。因此，在這次大地震之前，智利政府就已經(jīng)特地聘請(qǐng)著名的法國(guó)地震學(xué)家巴羅(Fernand Montessus de Ballore)擔(dān)任該國(guó)地震觀象臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。在巴羅的主持下，智利開始布設(shè)地震臺(tái)網(wǎng)，開展相關(guān)的地震監(jiān)測(cè)與研究工作，成績(jī)斐然。盡管如此，智利政府仍然對(duì)巴羅未能預(yù)測(cè)到瓦爾普拉索地震深感失望，對(duì)他頗有指責(zé)。1923年，巴羅病故于任上時(shí)，也對(duì)沒有得到外界的理解感到遺憾。

同樣是1906年，當(dāng)時(shí)在東京帝國(guó)大學(xué)理學(xué)系地震專業(yè)擔(dān)任大森房吉教授助手的今村明恒發(fā)表了一篇文章，預(yù)測(cè)在50年內(nèi)日本相模灣將發(fā)生大地震，并對(duì)東京缺乏防火設(shè)施提出警告，指出如果相模灣發(fā)生的大地震襲擊到東京，東京將有10萬(wàn)人死于火災(zāi)。作為日本地震學(xué)界的泰斗，大森教授認(rèn)為今村的文章缺乏可靠的科學(xué)依據(jù)并會(huì)引起社會(huì)的恐慌而加以抨擊。兩人在1915年再次進(jìn)行了辯論，結(jié)果仍不了了之。

今村的預(yù)測(cè)在1923年9月1日成真，著名的關(guān)東大地震奪走了14.3萬(wàn)人的生命，地震引起的火災(zāi)尤為嚴(yán)重。當(dāng)時(shí)大森正在澳大利亞參加第二屆泛太平洋科學(xué)大學(xué)，地震發(fā)生時(shí)他正在訪問(wèn)澳大利亞悉尼天文臺(tái)，忽然看見地震儀的記錄筆瘋狂擺動(dòng)起來(lái)。仔細(xì)分析記錄后的大森驚呆了，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)這場(chǎng)大地震就發(fā)生在東京。匆忙趕回日本的大森在乘船回國(guó)的途中健康狀況急劇惡化。當(dāng)他抵達(dá)橫濱時(shí)，迎接他的正是今村。除了對(duì)今村表示感謝，大森還為關(guān)東大地震深感自責(zé)，回國(guó)不久便去世了，終年55歲。逝世之前，大森將后事托付給了今村。

今村明恒在相模灣地震的預(yù)測(cè)中使用了“地震空區(qū)”理論。按照該理論，在指定的一段斷層上，會(huì)準(zhǔn)周期性地發(fā)生具有特征大小與平均復(fù)發(fā)時(shí)間的地震。這種“特征地震”的大小和發(fā)生的時(shí)間都可以根據(jù)地質(zhì)情況和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，而“地震空區(qū)”就是在時(shí)間上已超過(guò)平均復(fù)發(fā)時(shí)間、但仍未以特征地震的方式破裂過(guò)的一段斷層。上一個(gè)特征地震的發(fā)震時(shí)間類似“地震鐘”的“零時(shí)”，從那時(shí)起，與這個(gè)特征地震類似的下一個(gè)特征地震的發(fā)生概率是可以推算的。

地震空區(qū)理論在地震的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中具有重要意義，也取得了一定成功，但即便如此，地震系統(tǒng)的復(fù)雜性也經(jīng)常使根據(jù)這個(gè)理論做出的預(yù)測(cè)落空。1970年代初，日本地震學(xué)者找出了“東海大地震空區(qū)”，并預(yù)測(cè)將發(fā)生“東海大地震”，日本政府針對(duì)預(yù)測(cè)制定通過(guò)了“大地震對(duì)策特別措施法”，但直到今天，預(yù)測(cè)中的大地震仍未發(fā)生。

這些發(fā)生在幾十年前、甚至是100年前的故事并不僅僅是已經(jīng)翻過(guò)去的陳年黃歷，直到今天，類似的故事仍在上演。地震及其預(yù)測(cè)是懸在許多地震學(xué)家心中的達(dá)摩克利斯之劍，他們?cè)噲D通過(guò)種種手段化解潛在的可能災(zāi)難，卻缺乏相應(yīng)的手段。

找不到演講用幻燈片的符拉迪米爾·克依利斯-博羅克在2004年預(yù)測(cè)當(dāng)年9月5日之前，南加州12440平方英里的范圍內(nèi)將發(fā)生6.4級(jí)或更大的地震。這個(gè)預(yù)測(cè)引起了美國(guó)各界的關(guān)注，包括《圣·荷塞水星報(bào)》在內(nèi)的許多大媒體紛紛報(bào)道了克依利斯-博羅克的預(yù)測(cè)和研究，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)也為此專門在網(wǎng)站上做了一個(gè)相關(guān)常見問(wèn)題的答疑頁(yè)面。

克依利斯-博羅克的預(yù)測(cè)之所以如此引人注目，是因?yàn)樗褂玫姆椒A(yù)測(cè)準(zhǔn)確度非常高，不僅成功預(yù)測(cè)了2003年9月的日本北海道8.1級(jí)地震和12月的加州圣·西蒙(San Simeon)6.5級(jí)地震，并且?guī)缀鯖]有失誤。數(shù)學(xué)背景深厚的克依利斯－博羅克長(zhǎng)期研究地震預(yù)測(cè)，與來(lái)自俄羅斯、美國(guó)、西歐、日本和加拿大等國(guó)的跨學(xué)科專家組成的研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)20年完成了自己的預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)日常發(fā)生的小地震預(yù)測(cè)較大的地震，預(yù)測(cè)時(shí)間則從原來(lái)跨度數(shù)年的中期預(yù)測(cè)精確成數(shù)個(gè)月內(nèi)的短期預(yù)測(cè)。

盡管美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局與其他的研究機(jī)構(gòu)針對(duì)克依利斯－博羅克小組的預(yù)測(cè)及其方法聯(lián)合進(jìn)行了調(diào)查、評(píng)審，認(rèn)為是合法的地震預(yù)測(cè)方法，仍將其定性為“未被證明的”。而事實(shí)上，這個(gè)在之前屢試不爽的預(yù)測(cè)模型在最多人關(guān)注的時(shí)候遭到了重大失敗，預(yù)想中的南加州地震并未發(fā)生。

希望之光

雖然即便是最負(fù)盛名的地震學(xué)家也難以避免預(yù)測(cè)失誤，但這并不意味著地震預(yù)測(cè)走進(jìn)了死胡同。克依利斯-博羅克仍然在繼續(xù)利用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地震預(yù)測(cè)的研究，而另外一些人則試圖利用新的技術(shù)來(lái)破解地震預(yù)測(cè)的難題，加州大學(xué)戴維斯分校的約翰·蘭道(John Rundle)就是其中之一。

據(jù)蘭道教授對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》介紹，他所帶領(lǐng)的小組最初的方法是研究一段時(shí)期內(nèi)某地地質(zhì)活動(dòng)的異常活躍或異常平靜，而最近幾年的創(chuàng)新在于他們開始追蹤活動(dòng)的變化，并將其與長(zhǎng)期的平均活動(dòng)水平進(jìn)行比較，這樣對(duì)大地震的預(yù)測(cè)將更為精確。

實(shí)際上，除了大地震，全球每年還會(huì)發(fā)生數(shù)百萬(wàn)次人們難以感知到的小地震。蘭道表示，小地震可能暗示著斷層上正在積攢壓力。隨著大多數(shù)斷層的不斷活動(dòng)，其中一些斷層上愈加頻繁的小地震最后可能演變成大地震，另一些可看上去反而異常安靜。這兩種現(xiàn)象都是更大地震發(fā)生的可能征兆。而蘭道等人的研究方法是通過(guò)圖形信息技術(shù)(pattern informatics technique)，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)(比如5-10年)測(cè)量到的小地震信息進(jìn)行分析處理，與更長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)相比，從而在統(tǒng)計(jì)上得到關(guān)于大地震發(fā)生地點(diǎn)的中期預(yù)測(cè)。得出的預(yù)測(cè)結(jié)果可以“地圖”(scorecard)的形式形象地展示出來(lái)。

蘭道負(fù)責(zé)的這個(gè)項(xiàng)目得到了美國(guó)航空航天局(NASA)的資助和支持，是后者的QuakeSim項(xiàng)目的一部分。QuakeSim旨在為模擬和理解地震及構(gòu)造過(guò)程建立一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地球科學(xué)框架，其中的一個(gè)重要任務(wù)就是為地震預(yù)測(cè)尋找、提供合適的工具。通過(guò)NASA的GPS和衛(wèi)星孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量術(shù)(InSAR)等空間大地測(cè)量技術(shù)，地面形變，特別是對(duì)與活動(dòng)斷層和火山有關(guān)的地面變形都會(huì)被高精度的衛(wèi)星照片記錄下來(lái)。而蘭道的任務(wù)正是對(duì)這些來(lái)自天空的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作出相應(yīng)的預(yù)測(cè)。

正如QuakeSim項(xiàng)目的主要研究者，NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)安德里亞·多內(nèi)蘭(Andrea Donnellan)對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》所說(shuō)的：“任何運(yùn)用于地震預(yù)測(cè)中的技術(shù)都要求對(duì)地震形成過(guò)程有所理解。”而利用電腦對(duì)歷史數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息和衛(wèi)星數(shù)據(jù)等與地震相關(guān)的多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，更可能將地震預(yù)測(cè)水平提高到新的高度。

蘭道和多內(nèi)蘭的預(yù)測(cè)成績(jī)相當(dāng)不錯(cuò)。他們建立了從舊金山灣區(qū)到墨西哥邊界的加州“地震預(yù)測(cè)地圖”，區(qū)分出了從2000年的第一天到2009年的最后一天這10年間最可能發(fā)生大地震的“熱點(diǎn)”(hotspot)地區(qū)。過(guò)去半年里加州發(fā)生的5次5級(jí)以上的地震都落在了“熱點(diǎn)”里。更重要的是，確定的“熱點(diǎn)”只占地圖所描繪地區(qū)面積的1.2％，這意味著在擴(kuò)大偵測(cè)地區(qū)范圍的同時(shí)減少了需要重點(diǎn)關(guān)注和進(jìn)行預(yù)測(cè)的區(qū)域面積，實(shí)際上也減少了錯(cuò)誤預(yù)測(cè)的概率。

蘭道和多內(nèi)蘭均對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》表示這種預(yù)測(cè)方法可以運(yùn)用于全世界，唯一的限制是需要當(dāng)?shù)剌^長(zhǎng)時(shí)間段的與地震活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。QuakeSim的最終目標(biāo)是建立起自動(dòng)化的，能每天實(shí)時(shí)更新地震數(shù)據(jù)，并適用于任意時(shí)間段(從幾個(gè)小時(shí)到幾年)的全球地震預(yù)測(cè)和損失評(píng)估系統(tǒng)。

這是一個(gè)不小的，但很有希望實(shí)現(xiàn)的“野心”。

另辟蹊徑

InSAR是預(yù)測(cè)地震的重要技術(shù)，但并不是唯一的技術(shù)，而且它的應(yīng)用主要有益于改進(jìn)正統(tǒng)地震學(xué)對(duì)地震的認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)。在“正統(tǒng)”之外，還有許多打破傳統(tǒng)的“非專業(yè)”專家在為地震預(yù)測(cè)做出不懈努力，而這些研究及預(yù)測(cè)都跟“地震前兆”有著密切關(guān)系。

已知的地震前兆包括直接與地震過(guò)程相聯(lián)系和不十分直接與地震過(guò)程相聯(lián)系的兩大類。前者主要是地震活動(dòng)性和地震空區(qū)等地震學(xué)前兆；后者包括地磁、地電、地下水位、地下水化學(xué)和動(dòng)物異常等等。這些種類繁多的地震前兆涉及地球物理、大地測(cè)量、地質(zhì)和地球化學(xué)等眾多的學(xué)科和廣闊的領(lǐng)域，但具有國(guó)際公信力的，“定量的、可測(cè)量的”地震前兆僅包括地震活動(dòng)性圖像、地下水特性和地殼變形等3類5種。這種審核或許過(guò)于嚴(yán)苛，但如果不能與地震的發(fā)生確立有意義的聯(lián)系，所謂的“前兆”也就失去了意義。

耿慶國(guó)是在汶川地震后被人們談?wù)摰米疃嗟牡卣饘W(xué)家之一。這位師從著名地震學(xué)家傅承義的“非主流”專業(yè)地震工作者所從事的研究就是尋找干旱作為前兆與大地震的聯(lián)系，也就是所謂的“旱震關(guān)系”。

1966年邢臺(tái)地震和1970年通海地震發(fā)生時(shí)，耿在地震現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)聽當(dāng)?shù)乩限r(nóng)講到地震前一年的干旱，這種樸素的知識(shí)給他很深的印象，也成為他日后研究“旱震關(guān)系”的起點(diǎn)。但耿慶國(guó)所研究的“干旱”并不是通常意義上因?yàn)榻邓粔蛞鸬钠胀ǜ珊怠Ｔ诘卣鹪杏^(guò)程中，不僅存在著力學(xué)過(guò)程，同時(shí)還伴隨著熱、電、磁等物理化學(xué)過(guò)程。在震源及其前兆異常的區(qū)域內(nèi)，可能有由地下放出的熱能、電磁能、化學(xué)能以及載熱、載電的物質(zhì)流上升到地表，這些都可能導(dǎo)致地?zé)嵩龈撸菇孛娉霈F(xiàn)干熱特征，再加上地球內(nèi)部電場(chǎng)和低空大氣電場(chǎng)的相互作用，經(jīng)過(guò)一系列氣象反應(yīng)，最終導(dǎo)致地表的干旱。

耿慶國(guó)研究出的旱震關(guān)系是：在6級(jí)以上大地震的震中區(qū)，震前1—3年半的時(shí)間內(nèi)往往是旱區(qū)。正如耿本人曾經(jīng)表示過(guò)的，這是也一種中期預(yù)測(cè)，而非短、臨預(yù)測(cè)。

耿慶國(guó)并非唯一從正統(tǒng)地震學(xué)之外尋找地震預(yù)測(cè)方法的人，身在地球另一端的NASA地球物理研究員弗里德曼·弗洛伊德(Friedemann Freund)就是其中之一。

在2001年1月26日印度的古吉拉特邦(Gujarat)發(fā)生7.7級(jí)大地震之前，弗洛伊德和同事在檢查NASA的Terra衛(wèi)星發(fā)送回來(lái)的紅外線照片時(shí)，發(fā)現(xiàn)在印度西部出現(xiàn)地?zé)嵩黾拥漠惓Ｇ闆r，溫度提高了近4攝氏度。

沒有人知道為什么巖石在壓力下會(huì)產(chǎn)生紅外線輻射，巖石彼此摩擦產(chǎn)生的熱量并不是原因。弗洛伊德在一次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)壓力下的巖石產(chǎn)生了電流，而敏感的攝像頭則發(fā)現(xiàn)了紅外線輻射。這讓弗洛伊德開始相信是巖層中的電流產(chǎn)生了紅外線輻射。

這種研究仍處于初級(jí)階段，但對(duì)于地震預(yù)測(cè)來(lái)說(shuō)似乎非常有益——通過(guò)衛(wèi)星監(jiān)控巖層產(chǎn)生的紅外線輻射，從而監(jiān)控、預(yù)測(cè)地震的產(chǎn)生。弗洛伊德在接收《環(huán)球企業(yè)家》的郵件采訪時(shí)表示，這種巖石在壓力下變成“電池”而產(chǎn)生電流的情況實(shí)際上應(yīng)當(dāng)存在于組成地球巖石圈的所有巖石中，不同巖石問(wèn)的區(qū)別僅僅在于“量”，而不是“質(zhì)”。

弗洛伊德的研究同時(shí)能解釋地震前的電磁異常、電離層混亂、近地面大氣層的變化和動(dòng)物行為怪異等許多異常現(xiàn)象，或許也是耿慶國(guó)的旱震關(guān)系研究的一個(gè)重要注腳。這是一個(gè)從來(lái)沒有人研究過(guò)的新領(lǐng)域，弗洛伊德表示：“我成功的理由是，一旦我懂得了復(fù)雜自然現(xiàn)象背后的基本物理原理，一切都忽然變得透明，或者用物理學(xué)的話來(lái)說(shuō)，‘美麗’。”

并不認(rèn)為自己是地震學(xué)家的弗洛伊德在贊同地震學(xué)家認(rèn)為地震不可“預(yù)知”的觀點(diǎn)的同時(shí)亦指出，地震學(xué)家所做的是“傾聽”地球內(nèi)部的聲音，并通過(guò)地震這樣的“閃電”照亮地球內(nèi)部的瞬間來(lái)窺視地下深處，竭力攫取無(wú)論多么微小的信息。在他看來(lái)，地震學(xué)家通過(guò)既有的科學(xué)手段，所能做出的預(yù)測(cè)只是10-30年這樣的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，即使通過(guò)科技進(jìn)步將預(yù)測(cè)的窗口期縮小到幾年之內(nèi)，仍然沒有太多用處，而他的工作就是通過(guò)地震學(xué)之外的手段來(lái)識(shí)別可能的地震前兆。

對(duì)于弗洛伊德的研究，曾與之交談過(guò)的蘭道對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》表示，這類工作的一個(gè)問(wèn)題就在于缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的有效性。無(wú)論是天氣、金融，還是地震的預(yù)測(cè)，都有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)方法被用來(lái)證明預(yù)測(cè)方法是可靠的。只有這樣才能讓人們回到合適的時(shí)間，運(yùn)用前后一致的假設(shè)，證明過(guò)往的大地震能夠基于更早的數(shù)據(jù)而被預(yù)測(cè)。

這或許就是所謂“主流”與“非主流”地震預(yù)測(cè)的關(guān)鍵區(qū)別之一。

盡管人們都想看到非常精確的地震預(yù)報(bào)拯救成千上萬(wàn)的生命，但現(xiàn)實(shí)是在目前的科學(xué)水平下，所有的專業(yè)人士所能做到的僅僅是時(shí)空區(qū)間模糊的預(yù)測(cè)。正如馬科斯·懷斯在2004年時(shí)所說(shuō)的，人們應(yīng)當(dāng)理解地震預(yù)測(cè)中的可能性因素，接受中、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中的有益信息。從另一個(gè)角度看，認(rèn)真地預(yù)防地震，或許反而比依靠地震預(yù)測(cè)從地震中一次又一次地驚險(xiǎn)逃生更有意義。