超越還原論　發(fā)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(yù)報的，探索地震奧秘是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要實行科研方法論的轉(zhuǎn)換。

[關(guān)鍵詞]地震；系統(tǒng)工程；方法論

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

人類為了生存和發(fā)展，在改造自然創(chuàng)造物質(zhì)財富的過程中，必須不斷地認(rèn)識與應(yīng)對包括地震在內(nèi)的種種自然災(zāi)害，與天奮斗，與地奮斗，生生不息，奮斗不止。在這種認(rèn)識、實踐中，同其他的認(rèn)識與實踐一樣，都存在著屬于哲學(xué)認(rèn)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(rèn)識與應(yīng)對中一直存在，20世紀(jì)中葉以來表現(xiàn)尤為突出：世界的主流地震專家認(rèn)為地震不能預(yù)報。近10多年來，美國、英國的學(xué)者仍然堅持“地震不能預(yù)報”的論點(diǎn)，我國也有人與之共鳴。不過，中國的許多地質(zhì)學(xué)家地震專家的看法與這種不可預(yù)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(yù)報的?！罢J(rèn)為世界上未解決，我們?yōu)槭裁床荒芙鉀Q?！庇秩?，在1978年出版的《辭?！返墓腆w物理學(xué)部分的“地震預(yù)報”詞條中明確寫道：“根據(jù)地震分布和地震發(fā)生的地球物理和地質(zhì)條件的研究，和對各種地震前兆現(xiàn)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(xué)成分的變化以及各種動物的反應(yīng)等，預(yù)報將發(fā)生地震的地點(diǎn)、強(qiáng)度和時間，雖然目前地震預(yù)報還處在探索階段，但實踐證明，地震的發(fā)生是有前兆的，是可以預(yù)測、預(yù)報和預(yù)防的。”有無是非曲直呢?

“判定認(rèn)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(jié)果如何而定。真理的標(biāo)準(zhǔn)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(fā)生強(qiáng)烈地震之后，在周恩來總理親切關(guān)懷下，在李四光、翁文波等前輩積極開展地震預(yù)報的實際行動的鼓勵下，中國地震預(yù)測預(yù)報水平有了很大突破。在周恩來總理親自領(lǐng)導(dǎo)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(yù)報。這是人類歷史上第一次取得有顯著實效的地震預(yù)測預(yù)報。由于準(zhǔn)確地臨震預(yù)報，事前采取了預(yù)防措施，大大減輕了傷亡和損失，震亡人數(shù)僅數(shù)千人。連美國的一位不可預(yù)報論者也不得不無奈地承認(rèn)說：海城地震的預(yù)測，是結(jié)合了經(jīng)驗主義分析、直覺判斷和運(yùn)氣，這是預(yù)測地震的一次嘗試。

第二個是，被聯(lián)合國譽(yù)為防災(zāi)減災(zāi)典型的“青龍奇跡”。唐山地震前有大量宏觀、微觀異常現(xiàn)象是客觀事實，地震戰(zhàn)線相當(dāng)多的同志都圍繞著監(jiān)測地震在工作，并且已經(jīng)有了明顯的緊迫感、危機(jī)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(yù)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(yù)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(dān)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(qiáng)烈要求縣領(lǐng)導(dǎo)馬上安排時間聽匯報。中共青龍縣委依據(jù)獲得的臨震預(yù)測的信息，結(jié)合已掌握的關(guān)于宏觀、微觀異常預(yù)兆，立即采取了預(yù)防措施。全縣47萬人無一震亡，1996年被聯(lián)合國譽(yù)為防災(zāi)減災(zāi)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(jìn)行了較好的震前預(yù)報，這說明地震是可以預(yù)報的?！薄氨^地認(rèn)為地震預(yù)報不可能也是不科學(xué)的?！钡卣鹗怯纱罅慨愘|(zhì)性很強(qiáng)的因素在非線性交互作用中形成的開放復(fù)雜系統(tǒng)，其中有許多的隨機(jī)性、不確定性和對始初條件敏感依賴的混沌性。要認(rèn)識把握它的運(yùn)動規(guī)律確實非常困難。探索地震奧秘非同小可。困難，但是能知，經(jīng)過努力是可以預(yù)報的。

所謂“系統(tǒng)工程，是一類包括許多門工程技術(shù)的一大工程技術(shù)門類”，“工程技術(shù)避不開客觀事物的復(fù)雜性，所以必然要同時運(yùn)用多個學(xué)科的成果。一切工程技術(shù)無不如此。”探索地震奧秘的系統(tǒng)工程更不能例外。它是依據(jù)地震的成因、孕育、發(fā)展到爆發(fā)的動態(tài)過程，由人們?yōu)榘盐盏卣鸬倪\(yùn)動規(guī)律而運(yùn)用的科學(xué)理論、直觀經(jīng)驗以及探測方法、技術(shù)等構(gòu)成的工程系統(tǒng)。它主要包括四項基本工程：長期預(yù)測預(yù)報工程，即預(yù)測預(yù)報未來10年內(nèi)發(fā)生的地震；中期預(yù)測預(yù)報工程，即預(yù)測預(yù)報未來2年內(nèi)發(fā)生的地震；短期預(yù)測預(yù)報工程，即預(yù)測預(yù)報未來3個月內(nèi)發(fā)生的地震；臨震預(yù)測預(yù)報工程，即預(yù)測預(yù)報未來10天內(nèi)發(fā)生的地震。

這4項基本工程，在整個預(yù)測預(yù)報過程中，是緊密聯(lián)系不可分割的統(tǒng)一體。但是。它們所處的地位、所起的作用、所運(yùn)用的方法和技術(shù)、所依據(jù)科學(xué)理論與實踐經(jīng)驗又是有差別的，是辯證的統(tǒng)一體。

對于地震的預(yù)測預(yù)報，李四光提出了地震地質(zhì)和地應(yīng)力相結(jié)合的方法，認(rèn)為地殼里有很多斷裂，在這些巖層板塊結(jié)構(gòu)里，最受力的地方最容易發(fā)生地震。當(dāng)?shù)貞?yīng)力的積累超過了巖石的彈性極限，就會破裂產(chǎn)生地震。以地殼的構(gòu)造運(yùn)動來說明地震的成因，以構(gòu)造的差異運(yùn)動為孕育地震的機(jī)理。因此，監(jiān)測危險斷層的地應(yīng)力變化過程，研究地應(yīng)力變化過程與地震的關(guān)系，就成了預(yù)測地震的現(xiàn)實技術(shù)途徑。摸清構(gòu)造運(yùn)動的態(tài)勢，也就成了地震預(yù)測預(yù)報的基礎(chǔ)。運(yùn)用該方法，首先得進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查。所以，李四光1967年初就提出了要調(diào)查和鑒定還在活動的構(gòu)造帶和構(gòu)造體系，確定其活動的程度和頻度，進(jìn)行地應(yīng)力場的分析，在弄清斷層分布后，發(fā)現(xiàn)擠壓或拉伸最強(qiáng)烈的斷層，找出確有發(fā)生地震危險的地帶或地區(qū)。在廣泛進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，他于1970年編完了1：400萬《中國主要構(gòu)造體系與震中分布圖》。其中蘊(yùn)含著對長期地震預(yù)測的信息，對圈定危險區(qū)域、判斷中長趨勢、確定最大震級，有重要的指導(dǎo)作用，是一項艱巨復(fù)雜的長期預(yù)測預(yù)報工程。成圖后，在20世紀(jì)70年代，我國發(fā)生7級以上地震共14次，其中10次發(fā)生在該圖預(yù)測的危險區(qū)或邊緣，即該圖覆蓋了71％的強(qiáng)震發(fā)生區(qū)域。此次汶川地震就發(fā)生在早已發(fā)現(xiàn)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(fā)生7.8級地震，同日下午灤縣發(fā)生7.1級地震，證實了李四光在近10年前的預(yù)見。

中期預(yù)測是以長期預(yù)測為基礎(chǔ)的，是在長期預(yù)測確定的確有發(fā)生地震危險的地帶或地區(qū)的基礎(chǔ)上，通過跟蹤在地震孕育過程中，由于地應(yīng)力逐漸積累加強(qiáng)，所引起的震源及附近物質(zhì)發(fā)生的物理、化學(xué)、生物等一系列異常變化，從

而預(yù)測未來一二年內(nèi)可能發(fā)生的地震。比如，1974年6月上旬，由于各專業(yè)機(jī)構(gòu)報告相關(guān)地區(qū)出現(xiàn)了許多地震前兆異常，國家地震局召開了華北及渤海地區(qū)地震形勢會商會，會議以總結(jié)的形式，提出了華北及渤海北部等6個地區(qū)(海城即在其中)的地震趨勢中期預(yù)測。1974年6月29日，國務(wù)院下達(dá)了69號文件，發(fā)布了我國第1份包括6個地區(qū)的地震趨勢中期預(yù)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(yù)報，是直接得益于69號文件發(fā)布的地震趨勢中期預(yù)報的。

近期臨震預(yù)測預(yù)報，要求迅速、及時、準(zhǔn)確地確定發(fā)震的地點(diǎn)、時間和震級，以便在強(qiáng)烈地震到來之前。采取必要的堅決的預(yù)防措施。它所依據(jù)是震前的前兆信息，它需要科學(xué)地部署監(jiān)測網(wǎng)，用精密的儀器進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)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(guī)律，用它來指導(dǎo)精確的預(yù)報。

由于震前能量聚積而引發(fā)的天、地異常情況較多，也很普遍，它極有利于地震預(yù)測。

衛(wèi)星遙測遙感技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，為全球或全國活動斷裂構(gòu)造研究，提供了必要的技術(shù)支撐和大量的有用信息。衛(wèi)星紅外以及地形、地貌跟蹤監(jiān)測等，都是活動斷裂構(gòu)造研究的手段。再加上，計算機(jī)技術(shù)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(diǎn)、震級)的預(yù)測精度，最后取得預(yù)測預(yù)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(yù)測意見對地震三要素的預(yù)測都有很高的“科學(xué)”可信度，而是要密切貼近實際，隨時調(diào)整預(yù)測的目標(biāo)，具有較好的靈活性、針對性和可靠性，是一種逐步實現(xiàn)主觀與客觀、理論與實踐辯證統(tǒng)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(jìn)式地震預(yù)報模式：以7級左右地震的預(yù)報為目標(biāo)，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(nèi))的預(yù)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(dāng)時所知各階段可能出現(xiàn)的主要前兆表現(xiàn)。由此長、中、短、臨漸進(jìn)式預(yù)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(xù)至今，國外稱之為中國地震預(yù)報模式。”

這個漸進(jìn)式地震預(yù)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(fù)雜的系統(tǒng)工程。

探索地震奧秘，除了需要在上述方法、技術(shù)層面實施的復(fù)雜系統(tǒng)工程以外，更需要在方法論層面上，實施科研方法論的轉(zhuǎn)換。汶川8級地震的發(fā)生造成了極大的生命和財產(chǎn)的損失，舉世震驚。人們不禁要問：在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，為什么會出現(xiàn)如此的悲劇?問題的一個關(guān)鍵就在于我們對簡單科學(xué)過分推崇以及對自然的復(fù)雜性認(rèn)識不足。

探索地震奧秘需要實行科研方法論轉(zhuǎn)換。

首先從什么是方法論，及其在科學(xué)發(fā)展中的地位、作用談起：

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

眾所周知，科學(xué)的發(fā)展，從古至今大體經(jīng)歷了3大階段：古代的直觀思辨、近代的經(jīng)驗分析與現(xiàn)代的辯證綜合。其中貫穿著科研方法論的歷史轉(zhuǎn)換。

直觀思辨階段，其方法論主要表現(xiàn)為整體論，其基本思想是強(qiáng)調(diào)對自然現(xiàn)象的比較籠統(tǒng)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(guān)系的精確了解上；既缺乏精密的科學(xué)實驗。又未形成嚴(yán)密的邏輯體系。

進(jìn)入近代經(jīng)驗分析階段之后，從15世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉，大約持續(xù)了400年，一直沿著還原論的方向、路線，用經(jīng)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(rèn)識事物，探索宇宙的奧秘。

古代對地震的觀察法、預(yù)測法，處在科學(xué)發(fā)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(xué)是隨著近代自然科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的，甚至可以說，它是近代自然科學(xué)在地震研究領(lǐng)域中的應(yīng)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(fā)是一個復(fù)雜巨系統(tǒng)的動態(tài)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(rèn)識方法，在對復(fù)雜巨系的研究中必然陷入困境。所以那些受還原論思想嚴(yán)重束縛的主流科學(xué)家堅持認(rèn)為地震是不能預(yù)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(xué)家聯(lián)名在美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了《地震無法預(yù)測》的論文，認(rèn)為“處于自組織臨界狀態(tài)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(tài)的無數(shù)細(xì)結(jié)構(gòu)。因為人們根本無法掌握深部無數(shù)細(xì)結(jié)構(gòu)的臨界狀態(tài)，所以他認(rèn)為地震根本不能預(yù)報?！?“臨界狀態(tài)”是指系統(tǒng)處于一種特殊敏感狀態(tài)，任何微小的局部變化都可以不斷放大，從而擴(kuò)延至整個系統(tǒng)。)

蓋勒從“自組織臨界狀態(tài)”的視野質(zhì)疑地震預(yù)報的可能性。這絕不意味著地震這個復(fù)雜巨系統(tǒng)不可認(rèn)識?！霸S紹燮院士曾更深刻地指出：問題可能在現(xiàn)有知識框架：地震預(yù)報的困難是因為地震的復(fù)雜性，其成因機(jī)理超出了現(xiàn)有知識框架。因此，不要忌諱與我們現(xiàn)有知識的沖突，發(fā)現(xiàn)沖突就是發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)有知識框架的弱點(diǎn)、缺陷，為我們進(jìn)一步提高水平創(chuàng)造了條件?！彼^改變知識框架，實質(zhì)上就是需要實現(xiàn)科研方法論的轉(zhuǎn)換。

古代科學(xué)對地震的樸素的整體論的考察，與近代實驗科學(xué)對地震的分析的、還原論的認(rèn)識，是在不同的社會背景與科學(xué)技術(shù)條件下形成的不同的學(xué)術(shù)思想與學(xué)術(shù)傳統(tǒng)，各有優(yōu)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(rèn)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(jìn)行精細(xì)分析的方法論思想。認(rèn)識和應(yīng)對像地震這樣的極其復(fù)雜的開放巨系統(tǒng)，單靠樸素整體論不行，單憑機(jī)械的還原論也不行。必須超越還原論發(fā)展整體論，實現(xiàn)兩者的辯證統(tǒng)一。所謂辯證統(tǒng)一，絕不是兩者的機(jī)械相加，而是在對兩者實行“辯證否定”基礎(chǔ)上的有機(jī)結(jié)合，所謂辯證否定，用黑格爾的話說叫做“揚(yáng)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(chǔ)上的有機(jī)結(jié)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(fā)揚(yáng)它們有益的積極的東西，并把這些積極的東西在新的形態(tài)(系統(tǒng)論)中有機(jī)地統(tǒng)一起來。可見，系統(tǒng)論是超越還原論、發(fā)展整體論，實現(xiàn)還原論與整體論的有機(jī)結(jié)合與內(nèi)在統(tǒng)一的結(jié)果。而科研方法論的轉(zhuǎn)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(xiàn)代系統(tǒng)論(從否定到否定之否定)，在更高的基礎(chǔ)上回到了原來的出發(fā)點(diǎn)，螺旋上升。用現(xiàn)代系統(tǒng)論即涌現(xiàn)論的方法，來認(rèn)識和應(yīng)對地震這個復(fù)雜的開放巨系統(tǒng)，就能切實地重視非線性、隨機(jī)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(fù)雜關(guān)系上，觀察問題分析事物，從而做到比較完整準(zhǔn)確地認(rèn)識和應(yīng)對地震災(zāi)害。