超越還原論　發展整體論　探索地震奧秘

趙光武

[摘要]實踐證明地震是可知、可測、可預報的，探索地震奧秘是一項復雜的系統工程，需要實行科研方法論的轉換。

[關鍵詞]地震；系統工程；方法論

[中圖分類號]B02[文獻標識碼]A[文章編號]1672-2426(2009)10-0010-03

人類為了生存和發展，在改造自然創造物質財富的過程中，必須不斷地認識與應對包括地震在內的種種自然災害，與天奮斗，與地奮斗，生生不息，奮斗不止。在這種認識、實踐中，同其他的認識與實踐一樣，都存在著屬于哲學認識論層次的可知論與不可知論的對立，近代以來，還有屬于科研方法論層次的還原論與辯證整體論的斗爭。

上述的對立與斗爭在對地震的認識與應對中一直存在，20世紀中葉以來表現尤為突出：世界的主流地震專家認為地震不能預報。近10多年來，美國、英國的學者仍然堅持“地震不能預報”的論點，我國也有人與之共鳴。不過，中國的許多地質學家地震專家的看法與這種不可預報論是針鋒相對的。比如，李四光在1966年3月8日晚參加周恩來總理召集的研究邢臺地震工作的會上，明確指出：地震是可以預報的。“認為世界上未解決，我們為什么不能解決。”又如，在1978年出版的《辭海》的固體物理學部分的“地震預報”詞條中明確寫道：“根據地震分布和地震發生的地球物理和地質條件的研究，和對各種地震前兆現象的觀測，例如，地球磁場、電場和重力場的變化，地下水位和化學成分的變化以及各種動物的反應等，預報將發生地震的地點、強度和時間，雖然目前地震預報還處在探索階段，但實踐證明，地震的發生是有前兆的，是可以預測、預報和預防的。”有無是非曲直呢?

“判定認識或理論之是否真理，不是依主觀上覺得如何而定，而是依客觀上社會實踐的結果如何而定。真理的標準只能是社會實踐”。

事實如何呢?第一個舉世聞名的事實是，1966年3月8日河北邢臺發生強烈地震之后，在周恩來總理親切關懷下，在李四光、翁文波等前輩積極開展地震預報的實際行動的鼓勵下，中國地震預測預報水平有了很大突破。在周恩來總理親自領導下，中國地震工作者取得了對1975年2月4日遼寧海城7，3級大地震的成功預報。這是人類歷史上第一次取得有顯著實效的地震預測預報。由于準確地臨震預報，事前采取了預防措施，大大減輕了傷亡和損失，震亡人數僅數千人。連美國的一位不可預報論者也不得不無奈地承認說：海城地震的預測，是結合了經驗主義分析、直覺判斷和運氣，這是預測地震的一次嘗試。

第二個是，被聯合國譽為防災減災典型的“青龍奇跡”。唐山地震前有大量宏觀、微觀異常現象是客觀事實，地震戰線相當多的同志都圍繞著監測地震在工作，并且已經有了明顯的緊迫感、危機感。唐山地震前10天(7月17日至20日)在唐山召開了一次地震工作群測群防會議。會議期間，國家地震局預測研究所研究員汪成民同志，以京津組長的身份利用晚上召開過兩次座談會，通報了北京市地震隊等單位幾個重要預報意見及收集到的部分異常資料，提出對最近唐、灤一帶震情的擔心。出席會議的河北省青龍縣地震辦公室主任王春青同志，7月21日散會后立即回到青龍強烈要求縣領導馬上安排時間聽匯報。中共青龍縣委依據獲得的臨震預測的信息，結合已掌握的關于宏觀、微觀異常預兆，立即采取了預防措施。全縣47萬人無一震亡，1996年被聯合國譽為防災減災的典型“青龍奇跡”。

此外，還有“1976年5月29日云南龍陵、潞西7.5級地震，1976年8月16日四川松潘、平武7.2級地震，以及其他許多大大小小的地震，都進行了較好的震前預報，這說明地震是可以預報的。”“悲觀地認為地震預報不可能也是不科學的。”地震是由大量異質性很強的因素在非線性交互作用中形成的開放復雜系統，其中有許多的隨機性、不確定性和對始初條件敏感依賴的混沌性。要認識把握它的運動規律確實非常困難。探索地震奧秘非同小可。困難，但是能知，經過努力是可以預報的。

所謂“系統工程，是一類包括許多門工程技術的一大工程技術門類”，“工程技術避不開客觀事物的復雜性，所以必然要同時運用多個學科的成果。一切工程技術無不如此。”探索地震奧秘的系統工程更不能例外。它是依據地震的成因、孕育、發展到爆發的動態過程，由人們為把握地震的運動規律而運用的科學理論、直觀經驗以及探測方法、技術等構成的工程系統。它主要包括四項基本工程：長期預測預報工程，即預測預報未來10年內發生的地震；中期預測預報工程，即預測預報未來2年內發生的地震；短期預測預報工程，即預測預報未來3個月內發生的地震；臨震預測預報工程，即預測預報未來10天內發生的地震。

這4項基本工程，在整個預測預報過程中，是緊密聯系不可分割的統一體。但是。它們所處的地位、所起的作用、所運用的方法和技術、所依據科學理論與實踐經驗又是有差別的，是辯證的統一體。

對于地震的預測預報，李四光提出了地震地質和地應力相結合的方法，認為地殼里有很多斷裂，在這些巖層板塊結構里，最受力的地方最容易發生地震。當地應力的積累超過了巖石的彈性極限，就會破裂產生地震。以地殼的構造運動來說明地震的成因，以構造的差異運動為孕育地震的機理。因此，監測危險斷層的地應力變化過程，研究地應力變化過程與地震的關系，就成了預測地震的現實技術途徑。摸清構造運動的態勢，也就成了地震預測預報的基礎。運用該方法，首先得進行地震地質調查。所以，李四光1967年初就提出了要調查和鑒定還在活動的構造帶和構造體系，確定其活動的程度和頻度，進行地應力場的分析，在弄清斷層分布后，發現擠壓或拉伸最強烈的斷層，找出確有發生地震危險的地帶或地區。在廣泛進行地震地質調查的基礎上，他于1970年編完了1：400萬《中國主要構造體系與震中分布圖》。其中蘊含著對長期地震預測的信息，對圈定危險區域、判斷中長趨勢、確定最大震級，有重要的指導作用，是一項艱巨復雜的長期預測預報工程。成圖后，在20世紀70年代，我國發生7級以上地震共14次，其中10次發生在該圖預測的危險區或邊緣，即該圖覆蓋了71％的強震發生區域。此次汶川地震就發生在早已發現的龍門山斷裂帶。

李四光于1971年4月29日逝世。5年后，1976年7月28日凌晨唐山發生7.8級地震，同日下午灤縣發生7.1級地震，證實了李四光在近10年前的預見。

中期預測是以長期預測為基礎的，是在長期預測確定的確有發生地震危險的地帶或地區的基礎上，通過跟蹤在地震孕育過程中，由于地應力逐漸積累加強，所引起的震源及附近物質發生的物理、化學、生物等一系列異常變化，從

而預測未來一二年內可能發生的地震。比如，1974年6月上旬，由于各專業機構報告相關地區出現了許多地震前兆異常，國家地震局召開了華北及渤海地區地震形勢會商會，會議以總結的形式，提出了華北及渤海北部等6個地區(海城即在其中)的地震趨勢中期預測。1974年6月29日，國務院下達了69號文件，發布了我國第1份包括6個地區的地震趨勢中期預報。我國之所以能夠取得對1975年2月4日遼寧海城7.3級大地震的成功預報，是直接得益于69號文件發布的地震趨勢中期預報的。

近期臨震預測預報，要求迅速、及時、準確地確定發震的地點、時間和震級，以便在強烈地震到來之前。采取必要的堅決的預防措施。它所依據是震前的前兆信息，它需要科學地部署監測網，用精密的儀器進行連續的監測和追蹤，從所獲的信息中提取前兆信息，以及它們在地震孕育期間的變化規律，用它來指導精確的預報。

由于震前能量聚積而引發的天、地異常情況較多，也很普遍，它極有利于地震預測。

衛星遙測遙感技術的發展與進步，為全球或全國活動斷裂構造研究，提供了必要的技術支撐和大量的有用信息。衛星紅外以及地形、地貌跟蹤監測等，都是活動斷裂構造研究的手段。再加上，計算機技術的綜合集成作用，就能逐步逼近和提高對地震三要素(時間、地點、震級)的預測精度，最后取得預測預報的較為滿意的成功。

這種思想不要求在工作開始的時候每條預測意見對地震三要素的預測都有很高的“科學”可信度，而是要密切貼近實際，隨時調整預測的目標，具有較好的靈活性、針對性和可靠性，是一種逐步實現主觀與客觀、理論與實踐辯證統一的思路與方法。

“1972年，在全國地震工作會議上，馬宗晉院士提出了漸進式地震預報模式：以7級左右地震的預報為目標，提出了長期(幾年以上)、中期(幾個月至幾年)、短期(幾天至幾個月)和臨震(幾天以內)的預報分期方案，同時把震時和震后也列為兩個必要的階段，并整理了當時所知各階段可能出現的主要前兆表現。由此長、中、短、臨漸進式預報思路初步形成。此后，這種模式成為全國年度地震形勢研究的基本工作程式，延續至今，國外稱之為中國地震預報模式。”

這個漸進式地震預報模式，以形式化、制度化的形式，從一個角度反映了探索地震奧秘是個艱巨復雜的系統工程。

探索地震奧秘，除了需要在上述方法、技術層面實施的復雜系統工程以外，更需要在方法論層面上，實施科研方法論的轉換。汶川8級地震的發生造成了極大的生命和財產的損失，舉世震驚。人們不禁要問：在科學技術日益發達的今天，為什么會出現如此的悲劇?問題的一個關鍵就在于我們對簡單科學過分推崇以及對自然的復雜性認識不足。

探索地震奧秘需要實行科研方法論轉換。

首先從什么是方法論，及其在科學發展中的地位、作用談起：

所謂科研方法論，既不同于具體科學實踐中屬于技術層面的具體方法，又不同于對具體科學的理論與實踐有普遍指導意義的哲學方法。它是作為哲學方法與技術層面的具體方法的中介層次，內在于整個具體科學的理論、方法、技術之中的，并規定它們的研究方向與路線的，具有一定戰略意義的基本方法。

眾所周知，科學的發展，從古至今大體經歷了3大階段：古代的直觀思辨、近代的經驗分析與現代的辯證綜合。其中貫穿著科研方法論的歷史轉換。

直觀思辨階段，其方法論主要表現為整體論，其基本思想是強調對自然現象的比較籠統的整體把握，是直觀的樸素的，來把整體把握建立在對部分的精確了解上，特別是對部分之間相互關系的精確了解上；既缺乏精密的科學實驗。又未形成嚴密的邏輯體系。

進入近代經驗分析階段之后，從15世紀中葉到19世紀中葉，大約持續了400年，一直沿著還原論的方向、路線，用經驗分析方法，把整體分解為部分，把高層次還原到低層次，按照從大到小、從上到下、由淺而深的順序來認識事物，探索宇宙的奧秘。

古代對地震的觀察法、預測法，處在科學發展的直觀思辨階段上，必然是樸素的整體論的。近代的地震學是隨著近代自然科學的發展而發展起來的，甚至可以說，它是近代自然科學在地震研究領域中的應用，其方法論上打著很深的還原論的烙印，重分析、重局部、重還原，輕綜合、輕歸納、輕整體。

地震的孕育與爆發是一個復雜巨系統的動態演化過程，靠窮盡組成成分及其加合來把握整體的還原論認識方法，在對復雜巨系的研究中必然陷入困境。所以那些受還原論思想嚴重束縛的主流科學家堅持認為地震是不能預報的。比如，1997年3月，以羅伯特·蓋勒為主的美國和日本的3位科學家聯名在美國《科學》雜志發表了《地震無法預測》的論文，認為“處于自組織臨界狀態的大地震將決定于不僅是其斷層附近，而且是其整個(震源體)空間的物理狀態的無數細結構。因為人們根本無法掌握深部無數細結構的臨界狀態，所以他認為地震根本不能預報。”(“臨界狀態”是指系統處于一種特殊敏感狀態，任何微小的局部變化都可以不斷放大，從而擴延至整個系統。)

蓋勒從“自組織臨界狀態”的視野質疑地震預報的可能性。這絕不意味著地震這個復雜巨系統不可認識。“許紹燮院士曾更深刻地指出：問題可能在現有知識框架：地震預報的困難是因為地震的復雜性，其成因機理超出了現有知識框架。因此，不要忌諱與我們現有知識的沖突，發現沖突就是發現了我們現有知識框架的弱點、缺陷，為我們進一步提高水平創造了條件。”所謂改變知識框架，實質上就是需要實現科研方法論的轉換。

古代科學對地震的樸素的整體論的考察，與近代實驗科學對地震的分析的、還原論的認識，是在不同的社會背景與科學技術條件下形成的不同的學術思想與學術傳統，各有優長又各有局限。

在方法論上，它們各自的長處又往往恰好是對方的短處。比如，古代樸素整體論包含著近代還原論所缺乏的，從整體上認識和處理問題的方法論思想；近代還原論包含著古代整體論所缺乏的，對局部進行精細分析的方法論思想。認識和應對像地震這樣的極其復雜的開放巨系統，單靠樸素整體論不行，單憑機械的還原論也不行。必須超越還原論發展整體論，實現兩者的辯證統一。所謂辯證統一，絕不是兩者的機械相加，而是在對兩者實行“辯證否定”基礎上的有機結合，所謂辯證否定，用黑格爾的話說叫做“揚棄”，就是既克服又保留；所謂對還原論、整體論實行辯證否定基礎上的有機結合，就是在克服拋棄它們片面的消極的東西的同時，保留和發揚它們有益的積極的東西，并把這些積極的東西在新的形態(系統論)中有機地統一起來。可見，系統論是超越還原論、發展整體論，實現還原論與整體論的有機結合與內在統一的結果。而科研方法論的轉換就是：從古代樸素的整體論到近代的還原論(從肯定到否定)，從近代的還原論到現代系統論(從否定到否定之否定)，在更高的基礎上回到了原來的出發點，螺旋上升。用現代系統論即涌現論的方法，來認識和應對地震這個復雜的開放巨系統，就能切實地重視非線性、隨機性、不確定性和對始初條件敏感依賴的混沌性，從更大范圍、更深層次、更復雜關系上，觀察問題分析事物，從而做到比較完整準確地認識和應對地震災害。