地震研究 ：佛曰砸死他

海大富

<p>地震研究之一：佛曰砸死他 ZT</p><p>&nbsp;singularitys&nbsp; </p><p><br />（此文将在6月1日星期天刊载于新京报《新知周刊》，有删节）</p><p><br />众所周知，天气变化是个著名的混沌系统，而混沌的主要特征就在于无法重复和不可预测。洛仑兹研究了混沌现象，在1963年提出了一个令人齿冷的结论：长期准确的天气预报根本无法实现。这颠覆了牛逼顿爵士一手缔造后来又被巨擘拉普拉斯推上极致的机械决定论思想。伟大的人类之光拨开了科学的迷雾，大家以为从此就一片光明了，岂料造物主他老人家正在更深更黑的迷雾中狞笑，人类只能看到他冰冷的白牙在黑暗中若隐若现。 </p><p>时间过去了将近半个世纪，气象科学得到了长足进步，不论是在理论上还是在技术上都获得了巨大飞跃：理论上提出了比较完善的天气变化模型，此外人类积累了长期的海量数据；技术上有遍布全球的气象卫星和地面站精准观测，而且每一代的超级计算机总会第一时间出现在气象部门。如今的气象预报确实得天独厚，今非昔比。但是，事实教育我们，洛仑兹的断言从来也没有过时，如此完善发达的预测理论和技术也只是对48小时内的天气变化有一定把握，在这以后的预报基本等同瞎蒙。气象部门深知这一点，所以在世界各地的各种媒体中，天气预报都是出现频率最高的消息，4个小时必须播报一次，甚至有上下班天气预报。这其实是在不断修正之前的错误。显然，如果气象部门对长期预报很有把握，根本不用如此费神，一周甚至半个月播报一次就行了。 </p><p>地理系统也是混沌的。与大气环流相似的是，地底环境是一个整体，而并非铁板一块，在地心处甚至都是炽热活跃的流体。几个大陆板块漂浮在流体上，不断倾轧、碰撞。这就导致某处一次火山爆发或者大地震会将能量传递给周围，从而导致无法预料的结果。美国科学家在“512”后就发现，每一次大地震的震波都会通过地心影响到地球的另一端。其实不光是天气和地理，这世界还有无数的混沌系统。这是因为，混沌是非线性动力系统固有的属性，而非线性系统的比例远远大于线性系统，可以说线性系统不过是非线性的一级近似。所以，混沌现象充斥于科学和生活的各个角落。 </p><p>已经说了，混沌运动无法预测，这一方面是由于混沌运动本身的复杂性，另一方面是由于其对细微变化的极端敏感，一个微小的扰动有可能使本来几十数百年后的地震提前到下周甚至今晚。仿照蝴蝶效应的格式，如果说南美洲雨林里一只蝴蝶挥动翅膀导致了下个月万里之外的缅甸强热带风暴，那我们同样可以假说5月1号某种青年生物在北京家乐福跺了一脚从而引发了5月12号两千公里以外的的四川大地震。 </p><p><br />人类本能的惧怕一切不确定的事物，混沌的发现一度令人手忙脚乱。更糟糕的是，它的形成条件极其简单。比如，两体问题很容易，用简单的引力知识就能解决，但是只增加了一个体变成“三体问题”就立刻触发混沌。由此可想而知影响因素极端庞杂的天气和地理系统。 </p><p>所以我们不妨提出一个假说：地震不是很难预测，而是不能预测！ </p><p>不仅现在不能预测，再过多少年也一样。地质研究的落后以及地质运动本身的复杂性决定了这一点。成熟如天气预报的技术也对长期预测徒呼奈何，更遑论远远不及的地震预报。何况上天容易入地难，人类对月球和火星表面的了解比地壳和南极冰盖多得多。我们有神舟飞船上天揽九月，却仍是“上天有路入地无门”。即便将来对地质构造有了更多了解也依然无法做到准确的地震预报。这并非科学家无能或者人类智力不够发达，实际上是科学的局限性。科学越是发展就越是认识到自身的局限，人类只能更多的认识世界而不应梦想“敢教日月换新天”。 </p><p>这里要澄清一个问题，我说的“地震预报”不等于“临震预警”。地震预报是用科学的观测和分析手段预测地震能否发生、震中的准确位置以及震级大小，就像我们日常所见的天气预报一样种类详尽和言之有物，能够让人有比较充分的时间决策未来的活动。可见，这种预报应该具有较高信度，而不是一有风吹草动就神经过敏，那样会变成“狼来的”而无人相信。地震预测不是臆测，更不是猜测。“预”这个字有预先的意思，包含了理性的准备过程，比如“预则立，不预则废”。 </p><p>这里说的地震无法预报正是基于这个条件。而“临震预警”即便能够挽救生命，但已经属于紧急处置，与正经八百的科学预报相去甚远。关键的是，到目前为止，所有的所谓临阵预警都是扯淡。看似科学的监测地动、磁场变化等等蛛丝马迹没有一条能够证明与地震有直接关系。还有许多民间自发的预警活动更是极端的没谱，它更应该叫做“猜测”而不是“预测”。如同我们看到阴云密布电闪雷鸣就猜测会下雨一样，你完全可以从大震临头的种种迹象来“猜测”是否会地震。不过要知道还有很多时候是干打雷不下雨的。而且这种猜测从来都是语义含混欲说还休，连最起码的震中位置和震级大小都提供不了，除了裹乱基本没有帮助。即便侥幸猜对了，也完全不能作为供国家战略决策的可信依据。这好比奥运会开幕式要根据科学的天气预报而不能等8月8日傍晚再看燕子是否低飞。 </p><p>说地震无法预报还有另一层意思，它只是建立在概率意义上的预测，而准确的概率十分低下，可能永远不准。这就好比“理论上”买彩票是可能中头奖的，但是许多人几辈子也中不上。我国境内每年要经历数千次大小地震，对四川一地来说可能只有几次。这几次地震的发生在数学上有个说法，叫做“泊松流”，属于随机过程的研究领域。而且由于地震的偶发性，它只是个强度很弱的泊松流。泊松流的数学意义是“随着时间推移迟早会重复出现的事件”。从字面上就能看出，这个叙述充满了不确定性：“随着时间推移”、“迟早”，没有一句有谱的。事实也的确如此，泊松分布是个无法预测的分布，只在海量数据面前才具有统计学上的意义。 </p><p>历史上应用泊松分布最著名的例子发生在二战：美军发动“王八计划”在诺曼底登陆，作战部队在加莱滩头遭到德军炮弹如同外科手术般的精准狙击。加之希特勒宣称已经拥有了导弹技术，美军统帅面临改变作战计划的抉择，否则部队有可能严重减员。科学，是科学在这个关键时刻发挥了关键作用，几个数学家研究了德军弹着点后一拍大腿“我操，这他妈不是泊松分布么！”（当然他们是用英语说的）。然后对美军司令拍胸脯打包票说你们尽管登陆，德国要是再打中你们我就去抽丫泊松。果不其然，随后的行动证明了德军根本不具备导弹技术，先前的命中只是运气好。几个书呆子用一点知识就缩短了战争进程，避免了至少几百万军人和平民的无谓牺牲。 </p><p>这是个说明泊松流不能预测的经典例子，通过它有助于我们正确认识地震预报面临的难度。不过我也能料到，一定还有人要跟我扳杠，非得说地震可以预测。他们会用几个预测成功的例子反驳我，并摆出一副“事实胜于雄辩”的操性样儿。其中最有力的一个证据发生在唐山：青龙镇采纳了地震预报并迅速做出反应，成功避免了伤亡。这件事最近被翻出来老调重弹，意在说明地震局的无能和政府的不作为，甚至凤凰卫视都作了一期人物专访。我知道很多人因为恨透了CCTV丧尽天良而走向另一个极端，无比迷信凤凰卫视的客观公正和权威，但就这件事而言我觉得政府被冤枉了。 </p><p>姑且假设这些高人确实预测到了，但这里存在“先验概率”和“后验概率”的问题。那些预报成功的例子属于“后验概率”，等地震发生了再来炫耀预测的准确性，却不说那些大量预测错误的例子。民间管这个叫做“马后炮”、“事后诸葛亮”。为了更好的阐述，我决定用数字说话，请看一道数学题： </p><p>假设当6级以上破坏性地震（小地震有益无害，所以我们只考虑大地震）确实发生时他们发出预报的概率为0.8（即80%，我们姑且把这个概率定高些以示预报的准确，实际上根本没这么准）；设当地震未发生时没做预报的概率也为0.8（理由同上）。现在让他们对某个地区进行观测，根据历史资料知道该地区一年内发生有震感地震的概率为百分之一（这符合我国的平均水平，许多大地震都至少是百年一遇的）。现在来求当他们发出预报时，地震确实发生的概率。 </p><p>解：用A表示事件“预报有地震”，用B表示事件“地震确实发生了”。已知有 </p><p> (A|B)=0.8，P (A|B)=0.8（表示“取反”。本应用上划线，由于数学公式显示的问题，此处用下划线代替），P(B)=0.01。要求P(B|A) </p><p>这个问题很简单，利用贝耶斯公式直接可得： </p><p>(B|A)= 0.8×0.01/(0.8×0.01+0.2×0.99)=0.039 </p><p><br />可见，他们预报的实际准确率只有不到4%，这还是建立在80%这样高精度假设的基础上，实际情况更加悲观。 </p><p>但是还有人会不服，说你算个什么东西，国家地震局在20号确实发布了一次地震预报，这又是为什么？难道地震局专家的水平还不如你么？对于这个问题，我觉得其中的政治意味远大于科学意味。512惨案发生后，大量不明真相的群众愤怒了，说麻痹的地震局是干嘛吃的，癞蛤蟆都比地震专家管用！养专家还不如养条狗！地震局顿时被千夫所指，处于矛盾中心。那些书呆子本来就笨嘴拙腮百口莫辩，勉力发出一点分辩的声音立刻就被更大的谩骂覆盖：麻痹的还敢反驳！可想而知他们承受了多么大的压力。而且地震局在地震之初的工作就是忙着四处辟谣，说“没有证据表明北京会地震”，“XX地暂时没有地震风险”等等，有人说你们他妈的到底是地震局还是地震辟谣局。所有人都怀疑他们到底是不是混饭的。加之汶川周边余震不断，绵延1周多，大有没结没完的架势。神经过敏的地震局专家们决定亡羊补牢，预测一个给老百姓看看，以示并非自己不作为。所以这次的预报很有些宁肯错杀一千不能放过一个的意思，稍微有点怀疑就赶紧报了。老百姓口耳相传，结果20号当晚的四川“今夜无人入睡”。坏就坏在预期的地震并没有发生，这本没有什么奇怪，预报准了才是怪事。但是人民又受不了了，开始新一轮的口诛笔伐，有诗为证： </p><p>比地震可怕的是余震 </p><p>比余震可怕的是预报余震 </p><p>比预报余震更可怕的是预报了余震却一直不震 </p><p>近期成都人民生活状况：震不死人晃死人，晃不死人吓死人，吓不死人困死人，困不死人累死人，累不死人跑死人。 </p><p>上联：早也跑晚也跑 一天到黑都在跑， </p><p>下联：跑得脱跑不脱 跑来跑去命耍脱？ </p><p>横批：安心睡觉&nbsp; </p><p>…… </p><p>天底下真是再也没有比地震局更倒霉的了。 </p><p>既然是研究性文章，我就要考虑到最坏的情况，有人肯定会抛出最后的杀手锏来反驳我：就算你说的有道理，但是人不能预测，动物却可以预测地震！可爱的狗狗比人厉害多了！宠物就是比人管用！看你丫还敢说我们宠物主人的不好！！ </p><p>对于这个问题，美国地质调查局早就注意到了，他们做了长期不懈的观察和研究，囊括了各种各样的动物。结论是，没有证据表明动物能够预测地震。事实上，稍微分析一下就能做出正确的判断：动物没有必要进化出预测地震的机制。首先，地震对动物的威胁远没有对人类的严重，绝大部分伤亡人群都是因为建筑物的坍塌，而动物是无房户，地震对露天的它们威胁不 大。即便是穴居动物比如老鼠，它们的身体都很细小，但凡有一点微小空间就能逃生；四肢短促，体格浑圆光滑，很难被直接压到肢体。而且它们的地穴大多是土壤 类而甚少岩层，松软的土壤对于擅长挖掘的它们能有多大阻碍呢？其次，地震是个小概率事件，几百年也难得发生一次，何况动物的寿命普遍短促，在短暂的生命历 程中遇到大地震的机会微乎其微。它们没有必要为了这么不靠谱的事情有备无患的进化出本能。而且这不大符合自然选择的观点：假如一次地震把所有不能预测的动物都震死了，存活下来的都是基因突变能够预测的个体。按理说他们的下一代就会继承这种特性，但是由于下一次地震长期爽约，他们好容易继承下来的这个能力也会用进废退。大自然的精巧就在于处处发展的恰到好处，坚决避免无谓的浪费。 </p><p>地震不能预测，并不是不要预测，要不然日本美国成天都在干嘛。但是这种预测只局限于监测板块活动，推测出某地日后若干年内有无地震的可能，然后做出专业的风险评估，以便政府决策。此外地震波揭开了地球帷幕的一角，有助于我们窥探地球的深度秘密。因此对于地震的研究还是极有必要的。</p><p><a href="http://www.bullog.cn/blogs/xiongbo/archives/143779.aspx">http://www.bullog.cn/blogs/xiongbo/archives/143779.aspx</a><br /></p>

海大富

<p>地震研究之二：自学成才！ </p><p>singularitys</p><p>不少人问我上一篇的题目“佛曰砸死他”是什么意思，有人留言说这个题目有问题，还有人指责题目很操蛋。其实我在这里耍了心眼，那不过是forecast的音译，当然你们按照字面来理解也未尝不可，有点一语双关的意思。那些猜对了的朋友很聪明，你们都是人类之光 </p><p>一些朋友对我的结论提出了质疑。可能有些地方我说得不够到位，某些结论在你们看来有点唐突，理解起来出现了偏差。我对上文作了修改，调整了一些叙述顺序使逻辑更加爽利畅快，并补充了一些必要的说明使说理更加雄浑有力。不过中心思想没有丝毫的变化，依然坚持不能预测的观点。我在修改版里回答了大部分的质疑，还有一些回答放在下面。 </p><p>不难发现，总是有不少动物在各种场合狺狺而吠，叫嚣它们进化出了预测地震的本能，质问我写东西之前为什么不问问它们的意见。我在此向你们致歉，我承认把你们忘了，可是你们得理解人对畜牲认识的局限性。你们具备了这般本能，实在是伟大的畜类之光，不妨去地震局谋个差事，那里的专家们在吃喝上一定不会亏待你们。而且每天一上班先问你们：今天会地震吗？不用担心语言不通，你们可以用吠或者不吠表示有没有地震；吠几声表示几级地震。对了，我忘了您们都是灵物，肯定能看懂地图，这样你们还能跑到地图上的某处撒泡尿圈出震中的所在。 </p><p>不过世间的活物并不都像你们几头一样通灵，有大量的动物是正常的，人类不能对它们求全责备，更不能拿你们的标准要求它们。同时必须留后手，要不然您几位灭绝了谁来管我们呢。鉴于你们推己及人的认为同类都和你们一样能够预测地震，我就再说说。几乎所有动物预测论点的坚持者都会死死揪住一点不放：“动物的感知器官远比人类灵敏，所以动物能够预测地震”。这个简洁明快的两段式结论看上去实在是要了命的正确。正所谓言多语失，它的聪明之处在于只用一个证据佐证：“动物比人灵敏”，而这个证据是公认正确的，大大提高了此观点的存活率，因为人们无从反驳。它绕过了一切可能出纰漏的地方，更绕过了进化论观点。何况动物不懂人话，它们究竟是不是真的感觉到了谁也不知道，属于死无对证，这就给此种论点营造了极大的迂回腾挪的空间。 </p><p>事实上，你们把“器官”和“本能”混为一谈了。器官是否灵敏跟有没有本能是两码事。比如一头牛羚的双眼属于“器官”范畴，存在灵敏度的个体差异。但是甭管牛羚的视力是二点零还是二五眼，见到狮子冲过来都会扭头就跑，只不过是先跑后跑的问题，这就叫“本能”。同样是大型动物，一头斑马冲过来，即便是二点零眼睛的牛羚也不会动窝。大自然千百年来给它们留下了深刻的烙印，使得它们“本能”的知道狮子会要命，斑马不用怕。可见，就算动物们先知先觉到了某种迹象，不论是次声波还是超声波，红外线还是紫外线，臭的还是香的……，但是若没有本能告诉它们这些迹象预示了地震将至并且会要了亲命，它们还是不会做出反应，比如不会成群结队上街遛蛤蟆。而它们是没有必要拥有这种本能的，至于为什么没有必要，请看上一篇，此处不再赘述。 </p><p>在动物预测论的坚持者中确实有一批高人，总能从令人瞠目结舌的荒唐角度来反驳你。残酷的现实迫使我要从一根筋改为两头儿堵，尽量把话说得圆密无瑕让你们丫无从下嘴。估计有聪明人会从我刚才举的例子下手，犀利的指出，牛羚见狮子就跑并不是本能，而是后天学习来的，是目睹了同类惨遭横祸血肉横飞得出的经验。好吧，姑且算你们有道理，那我就换一个例子：众所周知，男性生殖器具有膨胀的机制，膨胀的速度有快有慢，膨胀的硬度有大有小，这属于器官范畴吧；但是举凡健全的男性生殖器在见到异性酮体时都会做出或大或小的反应，这总可以算作“本能”吧？可别告诉我你们鸡巴勃起也是跟别人学的啊。应该说即便是阳萎的男根也会试图做出反应，只不过是心有余力不足罢了。可见，器官和本能是两码事，动物的器官再灵敏，没有本能的指挥也不可能预测地震。 </p><p>还有人说那个数学题有问题，实际上我提出那道题的目的是为了说明先验概率与后验概率的差异，是为了反驳某些“大师”。他们宣称自己预测的准确率很高，我不过是从数字的观点来证明他们的准确率其实很低，而并非说“采用科学手段”成功预测地震的概率很低。那两个0.8都是为大师们的预测设计的，而不是地震局专家，请你们先明确这一点。其实把那道题目中假设的事件A和B换成其他与地震无关的内容也无妨，我只需说那些大师是马后炮就足够了，并不影响论点的提出。题目只是为了定量的凸现他们的荒谬。所以那道题从假设到公式运用都是无误的，比如医学上经常利用类似方法来判断一种新型诊断技术的效果。 </p><p>以上相对来说都属于言之有物的质疑，剩下的一些批评就很空洞乏味无理取闹了：比如有人指责我班门弄斧，这一点我很不屑。请问你他妈的是鲁班么？你他妈的是地震专家么？如果不是，我写点东西给你看，我怎么就“班门弄斧”了？你他妈未免太拿自己当人了吧。何况我并没有把这篇东西发表在SCI上，你丫管我是弄斧还是弄你妹呢。退一万步讲，就算我在地震局专家面前弄斧了又有何不妥，地震局专家很牛逼么？思考地震问题非得是物理专业博士么？照你丫那意思，不是中文系毕业的还不能写博客了，谁写谁他妈班门弄斧。高中肄业的罗老师曾经教过许多名牌大学学士和硕士的GRE，罗老师，您以后还是不要班门弄斧了！还是扯自己最有把握的蛋吧！省得上演闹剧。 </p><p>另外有人说我写公式有欺负文科生的嫌疑，这我就更不能接受了。你以为文科生都是傻逼么，连这点东西都看不懂。你这种言论才是真正的歧视文科生。混沌理论那么热门，早就拍成了电影，你以为只有你才懂混沌么，只有你才配说“蝴蝶效应”四个字么。我一直就是个坚定的文科权益捍卫者，从来鄙视“大理科主义”，坚信“文理平等”，以及“文科能顶半边天”，所以我才写上了那些公式和理论。 </p><p>还有个很有诺贝尔文学奖潜质的朋友在评论我时，用了许多的“忽悠”，摆出一副被人忽悠怕了的犬儒知识分子嘴脸。请问你是范伟范老师么？我他妈是忽悠你自行车了还是忽悠你手表了？你能如此清醒的指责我，说明你既没拄拐杖也没坐轮椅更没上担架，可见我忽悠的还是不到位，独自闯江湖都让赵老师不放心。而且你一直死命的坚持说我写的是论文，你们家论文是他妈这样的啊！你见过没有中英文摘要和参考文献的论文啊。我他妈要是真想忽悠成论文就应该扯上更多的数学模型，一直忽悠到你丫看不懂了为止。更加混蛋的是，你反复警告我不要用“研究”等字眼，我觉得你应该首先去警告那无数的“研究生”还有“研究员”，因为他们经常顶着研究之名干一些不是研究的勾当。是你让我坚定了信念，我他妈就是要说研究研究研究！不仅现在说，我以后还要坚持不懈的研究下去，学研究，做研究，写研究，研究万物研究你。求求你行行好，让我研究吧！谢谢你了。还有一点，你字里行间里在给科学松鼠会做广告，暗示人们你就是一只松鼠。我想说，别装丫挺了，松鼠会里都是真正的高人，怎么可能容许你这种傻逼的存在！说你丫是他妈松鸡巴会的我看倒差不多。不过你的某个建议我还是采纳了，谢谢啊——！ </p><p>我发现上一篇东西中的不少人在骂我之前，总会首先夸一下我的文笔，以示自己是多么的公正公平铁面无私不偏不倚有一说一，然后再痛下杀手。那我要说了，上一篇东西的文笔我还真不觉得有多好，因为为了严谨的说理而狠心舍弃掉了不少戏谑的语言，我个人其实是很不喜欢这种风格的，我他妈的一直都是混不吝的路数。我在这里给你们一些建议，发自肺腑地：下次想骂我的时候，不用首先装孙子夸我一通，直接骂就是了，我不会因此就“更加”觉得你们傻逼。同样，首先夸我文笔好，我也不会因此就念你们的好。像你们这种骂人同时装逼的高难度技巧其实很多此一举，扭扭捏捏的一点都不痛快，我都替你们难受。想骂人又掬着面子，放不下自己高级知识分子的臭架子，只能让我从骨子里鄙弃你们。 </p><p>不过有一位朋友让我挺感动，他说他特地请教了老师。不管你请教的老师靠不靠谱，我都要感谢你这种态度，虽然你并不同意我的观点。你的评论比一味说我“忽悠，接着忽悠，组团忽悠”的做法更能让人服气。我在修改版里回答了你的问题，欢迎继续探讨。 </p><p>不管怎么说，写一篇评一篇，缘分哪！吃一堑长一智，谢谢啊！横批请见标题。</p><p><a href="http://www.bullog.cn/blogs/xiongbo/archives/143782.aspx">http://www.bullog.cn/blogs/xiongbo/archives/143782.aspx</a> <br /></p>