“透明”的地球

1903年，一名年輕人翻譯了一部名叫《地底旅行》的科幻小說。你多半對這個書名有些陌生，那是因為我們現在通常把這本書叫作《地心游記》，作者是你熟知的法國著名科幻小說家儒勒·凡爾納。這本書是譯介到中國的第一批科幻小說之一。當時的這批科幻小說甚至還沒有“科幻”這種稱謂，而是被稱為“科學小說”o翻譯這本書的年輕人，其實你也很熟悉，他是浙江紹興人，本名周樹人，后來常用的筆名是“魯迅”。

當時的周樹人才二十二歲，還沒有成為后來那個赫赫有名的文學家。他還未從江南陸師學堂附設的礦務鐵路學堂畢業的時候，學習的是采礦專業。在后來的散文《瑣記》中，他記錄了自己在南京附近青龍山煤礦實習的經歷：“……我們下礦洞去看的時候，情形實在頗凄涼，抽水機當然還在轉動，礦洞里積水卻有半尺深，上面也點滴而下，幾個礦工便在這里面鬼一般工作著。”在下礦洞之前，他的科技知識多半來自窗明幾凈的課堂，來自清新厚實的書本;而在此之后，那些書本上的知識終于與清末的現實世界碰撞到了一起。魯迅在礦洞中第一次看到了深藏于土壤與海洋之下的地球的肌理，也從那些勞作的人身上，真真切切地看到了一個苦難的舊中國。

空心地球

1776年，英國人瓦特改良了蒸汽機后，通過燃燒煤炭“燒開水”的方式，用蒸汽來推動大機器運轉的效率大大提升。從此，一場使用機器生產代替手工勞動的技術革命便爆發了。后來，由于工業發展的需要，人們開始越來越廣泛地開采煤炭、石油等化石能源。直到今天，我們都還能找到關于“工業化”的記憶，那些年的宣傳畫上大都是冒著滾滾濃煙的大煙囪——在環保意識還沒有足夠普及的年代，這樣的場景是人們對于“發展”的最熱切的想象。

出于對化石能源的迫切需求，人們開始把關注的目光投向了大地深處。到了19世紀中后期，科幻小說中開始發展出一種獨立的類型，叫作“空心地球”。人們想象地球內部可能有一個巨大的洞穴，里面存在另一個世界——那里有著宜人的氣候、茂密的植被，生活著獨特的物種和人群，孕育出了與地表完全不同的文明形態。那里還可以是恐龍的避難所，是逃離地表世界的人們的新家園一

實際上，關于空心地球的想象最早出現于1692年，而提出這個假說的人正是大名鼎鼎的天文學家、哈雷彗星運行周期的發現者愛德蒙·哈雷。他認為地王一共有三層殼，每層之間都被大氣層隔開，最中心才是實心的。這三層地殼是同心結構，但每一層都會以不同的速度旋轉。哈雷認為這樣一來就解釋了為什么在地球的兩極地區，指南針無法準確指明方向的現象。此外，他還認為地球內部的大氣層是會發光的，這些光從南北兩極漏出來，就形成了極光。

此后，空心地球理論最忠實的擁護者名叫小約翰·克里夫·西蒙，他認為地球表面擁有一個約1300千米厚的殼，在南北兩極各有一個開口，可以從那里深入地球內部。他甚至試圖組織一次前往北極的實地考察，但因為種種原因，最終未能成行。

最初，空心地球理論是被當作一個科學假說提出的，只是受到當時科技水平的限制，人們很難對它進行證實或證偽。到了19世紀中后期，這個假說才廣泛地出現在科幻小說里——其中頗具代表性的就是儒勒·凡爾納的《地心游記》。這部小說出版于1864年，講述了一位名叫黎登布洛克的教授，無意間在一本古老的書籍里發現了一張寫有密碼的羊皮紙，他與侄子共同破譯密碼后得到了一個驚人的信息——位于冰島的斯奈菲爾火山竟然連接著一條通往地心的隧道。于是他們備齊物資來到冰島，同當地向導一起，一行三人踏上了去往地心的旅途。

故事中的地底世界是一個處于地殼之下的巨大洞穴，穹頂被帶電的氣體照亮，洞壁覆蓋著史前動植物化石和巨大的蘑菇。旅行者們于旅途中遇到了在地表早已滅絕的恐龍、乳齒象等史前動物，穿過長滿第三紀原始植被的森林，克服了重重困難，最終從意大利西西里島附近的一個火山島回到了地面。

當然，今天的地質學家們已經能夠通過觀測地震波來獲知地球內部大致的圈層結構和介質特征了，很多證據都可以表明“空心地球”的假說是不可能成立的。但科幻作家們據此假說所創作的故事卻仍然忠實地記錄著當時的人們對于地球的想象。那些充滿好奇心的冒險故事，即使在一百多年后的今天，仍然會在一代代讀者眼中熠熠生輝。

暗淡藍點

科學的進步和新的成就，總是和我們的現實生活息息目關。一百多年前，年輕的魯迅正是在覺察到科

地震是地殼快速釋放能量過程中造成的振動，它能產生強大的地震波。地質學家用儀器對地震波進行觀測時，發現波形在陸地下33千米左右深處、海洋下10千米左右深處發生了明顯的變化。另一次同樣明顯的變化出現在地下2900千米左右深處。這說明地球內部存在著兩個明顯的分界面，它們將地球內部分為三個性質不同的同心圈層，最外面的一層稱為地殼，中間一層稱為地幔，最中心的部分稱為地核。地殼與地幔之間的分界面是克羅地亞科學家莫霍洛維奇于1909年發現的，稱為“莫霍界面”，地幔與地核之間的分界面是德國科學家古登堡于1914年發現的，稱為“古登堡界面”。技的發展之后，將少年時的志向鎖定在學習科學上。在他最早期發表的一些用文言文寫就的文章當中，他充滿熱情地向當時的中國人介紹了鐳元素的發現、人類科學發展的歷程。也正是在凡爾納等人創作的科學和幻想故事中，魯迅發現了那個昏暗年代里充滿希望的亮色：除了前面提到的《地底旅行》之外，他還翻譯了《月界旅行》（今譯《從地球到月球》）、《北極探險記》（已散佚）等好幾部科幻作品。而這些小說，直到一百多年后的今天，還仍舊吸引、鼓舞著一代又一代少年。

時間已進入21世紀的第二個十年，雖然我們的現實生活正發生著日新月異的變化，但在群星面前，這些變化卻又顯得太微不足道了。有人說，人類對腳下的地球的了解并不比頭頂的月亮更多。這句話一方面說明了人類對于地球的研究存在著許多困難，而另一方面，似乎也在提醒我們一個常被忽略的事實——其實地球與月亮一樣，都是宇宙中的一個天體。當我們站在科學的立場上來打量我們賴以為家的地球，誰又能夠不被它宏大而崇高的自然之美所觸動呢？

約140億年前，奇點爆炸，宇宙誕生后，壯麗的星系中出現了各種各樣的星球，這其中就有我們小小的地球。我們從地球深處開采出的每一份礦藏，都是古老宇宙的慷慨饋贈。煤炭、石油、稀土……它們來自我們所無法觸及的遙遠的時間，并幫助我們創造了人類文明。

1990年2月14日，“旅行者1號”探測器在距離地球64億千米外的宇宙中，拍攝了一張太陽系方向的照片。遙遠的距離使得地球成了照片中一個大小僅為0.12像素的小點，于是這張照片便得名為“暗淡藍點”。

如果你對2020年10期《你好，外星人》的內容還有印象，也許會記得拍攝這張照片的“旅行者1號”探測器的主要任務之一是搭載著一張名叫“地球之音”的鍍金唱片，飛往太陽系之外去尋找外星文明。“旅行者1號”的旅途還很長很長，因此在拍攝完這張“暗淡藍點”幾分鐘后，“旅行者1號”就關閉了相機，以節省電力，延長自己的壽命。那么“旅行者1號”為什么要拍下這么一張并不清晰的照片呢？

六年以后，提議拍攝這張照片的著名天文學家卡爾·薩根對此做了解釋：“我們成功地（從外太空）拍到這張照片，細心再看，你會看見一個毫不出奇的小點。再看看那個光點，它就在這里。那是我們的家園，我們的一切。你所愛的每一個人，你認識的每一個人，你聽說過的每一個人，曾經有過的每一個人，都在它上面度過他們的一生。我們的歡樂與痛苦聚集在一起，……所有的獵人與強盜、英雄與懦夫、文明的締造者與毀滅者、國王與農夫、年輕的情侶、母親與父親、滿懷希望的孩子、發明家和探險家、德高望重的教師……都住在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵。…… 人說過，天文學令人感到自卑并能培養個性。除了這張從遠處拍攝我們這個微小世界的照片，大概沒有別的更好辦法可以揭示人類妄自尊大是何等愚蠢。對我來說，這強調說明我們有責任更友好地相處，并且要保護和珍惜這個淡藍色的光點一這是我們迄今所知的唯一家園。”

1968年12月24日，“阿波羅8號”的宇航員首次在太空拍攝到了地球的彩色照片，二十二年后，“旅行者1號”又讓我們看到地球在廣闊的宇宙中是多么渺小。科技的進步讓我們熟悉的世界變得陌生，也將那些陌生的遠方拉近到我們眼前——這種視角的轉變能夠讓人類更加清晰地看到自己，提醒自己在廣闊的宇宙面前，要一直保持一顆謙遜的心靈。

深淵下的火

據說，曾經有人問愛因斯坦，為什么他已經在物理學上取得了如此卓越的成就，卻還是十分謙遜，孜孜不倦地探索？愛因斯坦在紙上畫了一個大圓和一個小圓，說：“目前，在物理學這個領域里可能是我比你懂得略多一些。正如你所知的是這個小圓，我所知的是這個大圓。然而整個物理學是無邊無際的，小圓的周長小，即與未知領域的接觸面小，所以感受到自己未知的東西少;而大圓與外界接觸的這一周長大，所以更感到自己未知的東西多，會加倍努力去探索。”

今天 距離魯迅編寫的描繪祖國礦產分布的《中國礦產志》出版已經有一百多年了，我們對地球也有了更多的了解。但在地表之下的幽深之處，卻仍舊存在著許多人類不清楚的東西，以及解決不了的問題——比如精確預測地震。

自20世紀60年代以來，世界上許多國家都制定了開展地震預測研究的計劃。目前人類對于地震的預測方法和思路有很多，如：研究已發生地震的地質的構造特點，但在很多地區，人們還不一定對地震發生前的地質構造有清晰的了解，往往在震后才發現某個與地震有關的斷層;對已發生的地震進行數理統計，但統計所涉及的資料數量和研究區域都太過龐大了，對地震地點的判斷存在困難，因此預測結果常常不準確;通過觀測地下水等地質指標的異常變化，找到可能的地震前兆，但這種觀測畢竟很大程度上基于經驗積累，并不很準確，而且還時常遇到各種天然和人為因素的干擾，因此結果也不盡如人意……因此，迄今為止，地震預測仍是一個世界性科學難題。

中國是一個多地震的國家，位于世界兩大地震帶——環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，這一位置的地震斷裂帶十分活躍。自20世紀以來，我國發生6級以上地震近800次。1966年3月，河北邢臺地區先后發生6.8級和7.2級地震，造成了巨大的損失。我國大規模開展地震預測研究，也正是從那時開始的。有關地震預測工作的個中艱辛，王晉康的短篇小說《臨界》中有這樣的描述——

我是在唐山地震之后出生，但我想我目睹了唐山地震的慘景——通過爺爺的眼睛和爺爺的敘述。地震第二天爺爺就趕到現場，美麗的唐山全毀了，房屋幾乎全部傾頹，煙塵聚集在城市上空，久久不散，就像死神的旗幡。火車鋼軌被扭成麻花，水泥路面錯位，地上分布著很多縱橫裂縫，最寬可達三十米。五個水庫的大壩被震垮。一個男人從四樓跳下來，卻被同時落下的樓板壓住雙腳……一位媽媽已從窗戶里探出半個身子……她最后的動作是竭力想護住懷中的孩子;另一位媽媽幸運地逃出來了，在廢墟中機械地走動，哄著懷中的孩子——孩子早已長眠不醒;很多幸存者被擠在狹小的空間中，在黑暗和酷熱中呆了數天才被救出，一直到多少年后，他們睡覺時甚至不敢熄燈，因為只要沉入黑暗，他們就開始心理性地窒息！

一場空前絕后的浩劫啊。所有趕來救援的人們，從身經百戰的老師長到長著娃娃臉的小兵，都要驚愕地看上幾分鐘，把撕裂的心厲艱難地拼復，才臉色陰沉地投入搶救。不過，對于地震工作者來說，更多的是痛愧，是無地自容。爺爺說……一位老大爺對他們哀哀地哭訴著：為啥不提前打個招呼哩，你們不是管地震預報的嗎？……

國家地震局的老張是爺爺的熟人。白天，他們……記錄著各種寶貴的資料。當時正值盛夏……令人作嘔的怪味兒在周圍涌動，嘔得人根本無法進餐，他們用酒精把口罩浸濕，一言不發地工作著。一天晚上，老張來找爺爺，聲音嘶啞地說：文老，咱們出去走走。爺爺跟他出去了。月亮沒出來，廢墟埋在濃重的夜色中，除了帳篷里泄出來的燈光，唐山黑得像地獄。老張一直低著頭，磕磕絆絆地走著，等到遠離帳篷，老張站住了，一句話沒說，忽然號啕大哭！哭得撕心扯肺！爺爺沒勸他，陪著他默默流淚。痛痛快快哭一場后，老張問他：

“文老，地震真的不能預報嗎？咱們真的無能為力嗎？”

爺爺生氣地說：“怎么不能！沒有人類認識不了的規律！”

故事中的“我”名叫文郁，在爺爺去世后，也成了一位專攻地震預測的科學家。文郁痛苦地發現，爺爺為之奮斗一生的地震預測，很可能是一個不可能實現的目標。于是，他另辟蹊徑，找到了另一種戰勝地震的方法——“低烈度縱火”，意思就是主動用低烈度的人工誘發地震來釋放能量，這樣就能避免能量突然釋放而引發的強烈地震。

小說的最后，借用一篇小學生的日記來記述了一次“消震行動”——

我們回到北京，在……控制室里觀看了實際操作。這回是全息圖像，兩束激光互相干涉，打出這個區域的逼真的三維圖。圖中的不同顏色表示不同的巖石板塊，發暗的條紋表示活動斷裂帶……暗條紋上下縱橫交錯，結成十分復雜的立體網絡。我同桌付英低聲驚呼：……咱們的大地母親有這么多的暗傷！想想咱們的高樓就建在這樣的破基層上，真是可怕。

陳指揮把巖層圖轉為應力圖。一綹綹葉脈狀的紅色在巖層上蜿蜒，覆蓋了相當一部分區域。陳指揮說，紅色表示巖層已進入發生滑動前的臨界態，從紅色的強度可以計算出，這片區域已孕育出5～5.5級地震的條件。

上百條筆直的紅線從地面上向下延伸，各自終止在活動斷裂帶的某一點，有深有淺，最深的28000米。這就是我們才參觀過的那類誘爆井……

一個個小亮點開始沿豎井下降，它們表示高能炸藥（成分為N5，即氮的同分異構體）。十五分鐘后所有亮點停下來，炸藥全部就位。屏幕上打出起爆前的自檢結果：起爆井位、井深、起爆量、起爆順序。檢查通過。陳指揮非常莊重地摁下按鈕，所有亮點幾乎同時閃亮，在周圍激出一圈圈漣漪。這是由炸藥引起的震波，很微弱，它只起扣扳機的作用，用以引爆巖層中本來就儲存的能量。忽然，某處震波被急劇放大，極強的漣漪向四周擴散，就像是推倒了多米諾骨牌，在各處引發強烈的震波。巖層抖動著，滑動著，圖像上的紅色隨即被抹去。

屏幕上打出地震參數：這是一場5.2級人工誘發地震，震源深度二十一千米，去應力效果良好。指揮部的人們都屏息靜氣，像是在等待什么。幾秒之后，大樓有了輕微的晃動。“S波！”年輕人歡呼著。過了幾秒又是一陣晃動，比上次稍強些。“P波！”大家喊著，互擊手掌，表示祝賀。

當然，地震是否真的可以預測，作者在小說里也只是給出了一種可能性，他在后記中表示并不為“小說中觀點的正誤打保票”。通過這個小說，作者想要傳達的更重要的思想是，無論科學前進的道路上有怎樣的艱難險阻，人類都不會放棄前行的腳步，也許會有那么一天，科學的進步終將幫助人類描繪出長久以來抱持的諸多關于地球深處的想象，我們也將不再視地震為可怕的災難，實現撫平天災的理想。

但此刻，人類仍然在向地球深處進發的路上。[責任編輯：楊競]

地震發生時，地球內部產生兩種體波，一種叫作P波，即地震縱波，讓人感到上下晃動;另一種叫作S波，即地震橫波，讓人感到水平晃動。P波傳播速度更快，會先于S波到達地面。但“跑”得慢的S波振動幅值更大，破壞力也更強。目前的技術可以做到在地震發生后，搶在S波甚至P波到達地面前的若干秒，向公眾發出地震預警，這樣能夠在一定程度上減少人員傷亡和社會財產損失。只不過這種地震預警能夠給出的時間是以秒來計算的，想要實現更大時間尺度上的地震預測，我們還有漫長的路需要探索。