地震力學信息論初探---從四川大地震看地震力學初探（1）習強金鑫劉文傳（四川省綿陽市）摘要：一個處于純粹大地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊態(tài)的系統(tǒng)，是以一種單純的地質(zhì)板塊的方式通過一系列純粹地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊態(tài)而演化。但是，如果通過地震的出現(xiàn)和消失而引起地震信息的發(fā)射和喪失，則說明不存在是單純的地質(zhì)板塊的方式。相反看，發(fā)射和喪失的地震信息意味著，在地震消失之后，終態(tài)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊變成了所謂的混合地質(zhì)結(jié)構(gòu)塊態(tài)，這可確認為是不同純粹大地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊態(tài)的一個系綜。關(guān)鍵詞：地震力學信息論不確定性地震信息悖論有位科學哲學家說：專家與常人的不同，在于已知的知識：專家比常人知道得多；但對于未知的知識，專家與常人則并沒有什么不同。2008年“５·１２四川大地震”發(fā)生以來，考察省級以上地震機構(gòu)的地震專家在電視臺和出版物中公開發(fā)表的言論和著述，證明這位科學哲學家說得不錯。因為５·１２四川大地震中包含很多已知的地震知識，也包含很多未知的地震知識。對于這類未知的地震知識，地震專家公開發(fā)表的言論，是以地震信息悖論的形式出現(xiàn)的?，F(xiàn)舉幾例。1）、據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計，此次地震最大烈度達十一度，受災最嚴重的地區(qū)是四川省北川、什邡、綿竹、汶川、彭州等地，破壞特別嚴重的地區(qū)超過10萬平方公里，災區(qū)涉及四川、甘肅、陜西、重慶、云南等地。汶川地震屬于“逆沖型”，發(fā)生在我國中部南北向地震帶上的龍門山段，是中國東西部兩個地震區(qū)的分界線，本身又發(fā)生在環(huán)太平洋地震帶和地中海地震帶這兩大超級地震帶在中國的交匯處，因此波及范圍廣。但5月25日發(fā)生寧強縣5.7級和青川縣5.4級余震后，有地震專家就已經(jīng)表示不理解。因為已知知識，兩處不同震源的地震，相隔時間一般在一月或一天或一小時以上，但寧強和青川余震相隔只在幾分鐘之內(nèi)。2）、已知知識，地震是大地的振動，它發(fā)源于地下某一點。該點稱為震源。振動從震源傳出，震源在地面上的垂直投影，叫作震中。這稱為震源點論。但５·１２四川大地震后，地震專家的言論又隱含有震源線論的悖論。例如電視臺播送地震專家訪談，有專家解答北川的地震烈度比汶川的烈度大時，說都江堰--汶川--北川同處于龍門山脈地質(zhì)板塊沖撞拼接帶，震源從汶川分別傳到都江堰和北川，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)等不同的原因，北川方向地質(zhì)板塊的斷裂運動強度比汶川和都江堰都大，所以北川的地震烈度也大。這里隱含了有汶川的震源和北川的地質(zhì)板塊斷裂運動，而是兩種不同的地震起因。作為北川地質(zhì)板塊斷裂時的運動，當然應產(chǎn)生地震效應，因此也構(gòu)成了一個或一種新的震源，即使它是次生的。同理，都江堰--汶川--北川大地震構(gòu)成了震源線論悖論。3）、對此，有地質(zhì)學家贊成一些成都人的說法：是一種“蹺蹺板”效應。其實也類似杠桿效應---汶川的震源類似杠桿的支點，都江堰和北川類似處于杠桿的兩頭，都江堰比北川離汶川的震源支點近，如果汶川震源的支點“慢慢”有一點升高效應，那么類似杠桿的北川一頭，“蹺蹺板”蹺得就高，都江堰一頭就蹺得矮，但兩頭上下來回震動都會比汶川的烈度大。這里我們不管這種蹺蹺板和杠桿結(jié)合的效應比喻恰不恰當，只說如果這種效應成立，反過來看，地震機構(gòu)的地震監(jiān)測儀器會不會也出現(xiàn)悖論？這是屬于地震信息的悖論，例如它涉及管地震監(jiān)測儀器專家的知識，例如地震監(jiān)測儀器能不能把所謂的震源線論的地震信息監(jiān)測到？具體到某個此時此地的地震專家能不能把監(jiān)測儀器監(jiān)測到的這類信息分析得出來？有沒有這類信息分析的現(xiàn)存數(shù)學公式可供參考？地震預報與地震預測地震預報和地震預測不同。地震預報是國家行為，程序是：由各個省市收集來的有關(guān)地震預報，先反映到專家委員會，由他們對預報意見進行研究，再由地震部門提出有根據(jù)性的預報，報告給政府，政府根據(jù)情況發(fā)布預報信息。地震預測一般是個人行為；在一次大地震的臨震前，都可以看到地震預測現(xiàn)象。這是一種非高斯性，它等價于一種對稱性。但作為地震力學，同一個人的地震預測理論不應是非高斯性的，即一個人擁有很多不同的地震預測理論，也會構(gòu)成地震信息悖論。當然一個人可以通過優(yōu)化組合、選擇，完善一系列地震預測理論而通向高斯性。大地震能預報，當然屬于高斯性，但主震后的余震預報，也可能是非高斯性的。高斯性等價于奇性。我們的地震力學初探愿望是追求奇性，但正如一位專家讀《從四川大地震看地震力學定律初探》后指出的那樣：這種初探也還不夠深入。他說，采用羅倫茲奇異子或者類似的黑洞的表象方法甚至都沒有接觸到流體力學的本質(zhì)。就是在實實在在的流體力學研究中也不被人看重。最簡單的流體力學判斷失去穩(wěn)定的辦法是找到一種剪切、運動、耗散之間的無量綱常數(shù)（流體力學里面就是雷諾數(shù)），這個常數(shù)決定了相變、運動狀態(tài)根本改變。復雜一些的，稍精確的辦法是剪渦形成和失穩(wěn)在簡化情況下求解，就像擰繩子成麻花一樣，在剪力面上形成破壞性的變化，注意到你用旋、圈的概念進行解釋，旋和圈那里來得？你可以參看一下Dimitrief的用擰曲這樣的模型，甚至進入量子力學深處，其簡化kirchhoff方程求解也有解析方法。所以淺以為您的這篇文章還不夠深入，地震最強烈的震型是連起伏帶旋轉(zhuǎn)的，國內(nèi)已經(jīng)有人建立模型。要從數(shù)學上和流體力學上介入，最好借鑒前人有效成果。還有王守義先生說：“我從來沒有研究地震問題。我是搞連續(xù)介質(zhì)力學的，以前聽說李四光的地質(zhì)力學是用《彈性力學》建立的，我覺得有些道理。我的看法是，地球板塊之間是靠裂縫連接的，犬牙交錯，好像摩擦面的接觸，真正的摩擦機理是’拔牙’，牙齒并不是被水平切斷，而是連根拔掉。我想地震的原理與摩擦有些相似，在外力的作用下，兩板塊接觸面之間會有相對滑動趨勢，可能是橫向滑動的趨勢，也可能是上下滑動的趨勢，或者兩者都有，如果有某些又長又粗的’牙齒’頂不住了，發(fā)生崩裂，其他的牙就會跟著受損，這樣，板塊間產(chǎn)生相對劇烈滑動，進而產(chǎn)生強烈震動，這就是地震?！窝馈膯栴}可以用《彈性力學》解決，關(guān)鍵是板塊所受的外力是從哪里來的，也就是各個板塊的漂移受哪些因素影響，合力有多大。如果合力引起的應力超過了這些牙齒的強度，那就合崩裂。影響飄逸的因素很多，可以通過歷史統(tǒng)計的辦法解決，例如某地區(qū)的雨量統(tǒng)計，包括多雨時間的統(tǒng)計等，這就和氣象預報類似了”。以上專家談的東西，對于想搞地震預報與地震預測的人來說類似地震入信息。大地震還有出信息。例如有些人寄希望于神秘現(xiàn)象的類似靠動物異常來預測的地震信息。但這也很難說到底有多種因素可能導致動物的異?，F(xiàn)象？或到底和地震有沒有關(guān)系？當然他們說也可以用儀器探測次聲波、超聲波，還有諸如地磁、地溫等類似的有可能影響動物的地震出信息。有人還說，地震預測之難，難就難在觀測手段還不行。如果觀測手段行，無須理論指導也能預測地震。比如生命有感知覺，如能看到不遠處汽車開來了，就能本能地預測到這汽車將會壓過來，就能躲過汽車。非生物無感知覺，看不到遠處汽車開來，也就無法預測。如果假定人類之上有超感知的存在，這種超感知，能看到地底下的活動情況，因而能象生命看到氣車壓過來一樣，看到地震將要發(fā)生。那么很玄的超感知會用什么方式，告訴人類地震將會發(fā)生呢？他的意思是：預見也可以感性地預見，并不一定要理性預見。他說因為人或動物能看到不遠處的汽車會壓著自已，這個預見不需要什么理論，因而不是理性的預見，而是感性的。人的實驗觀察能力，是因?qū)嶒炇侄窝由炝说娜祟惛行灾X，但它依然還是屬于感知覺的范疇。實驗觀察加數(shù)學描述是人的科學理性層次上一種認知形式，與之對立的認知形式，就是哲學洞察加辯證理解。這兩種認知能力其發(fā)展不是無止境的，而且其適用范圍也不能越過科學理性層次。如果科學理性層次之上，是人的理性知覺（即理性的靈感），而理性知覺的形成則會地導致人的認知能力在更高層次上循環(huán)，即形成更高層次的感知覺（即遙感，透視，預感這樣的人體功能）。更高層次的感知覺不妨稱為超感性知覺。他認為地震現(xiàn)象很可能超越了科學層次的認知能力，但沒超過人的超感性知覺。超感性知覺看即將來臨的地震現(xiàn)象，就如人的感知覺看的不遠處的汽車一樣容易。他還說出信息的人類認知，開始就在于類比。人類認知的邏輯與其科學的認知能力，是看到一個現(xiàn)象關(guān)系，則會相當本能將與這個現(xiàn)象關(guān)系最相似的經(jīng)驗或理論調(diào)出來與之比較。這種比較，其實就是類比。當我們認為某個經(jīng)驗或某個理論可以與一個現(xiàn)象關(guān)系相類比，那么我們就用這個經(jīng)驗或理論作模板，推演待認知的現(xiàn)象關(guān)系，得到這個現(xiàn)象關(guān)系包含的我們需要知道的現(xiàn)象。那么地震這個事物所包含的現(xiàn)象關(guān)系是如何的呢？空洞的規(guī)律對現(xiàn)象關(guān)系的預測是正確的，但卻是空洞的正確；空洞的正確，泛泛而談的正確，是沒有實際用處的。一個現(xiàn)象關(guān)系的一種形式或個體特點相近的幾種形式，當被用來指導人們的認識這個現(xiàn)象關(guān)系的待認知形式時，它就是經(jīng)驗規(guī)律，經(jīng)驗規(guī)律具體，但很不可靠。一個現(xiàn)象關(guān)系顯得多種多樣，是由于我們只能看到其外在形式，而沒看到其內(nèi)在形式，外在形式要比內(nèi)在形式更多樣，如果我們能直接看到地內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造的活動，我們就會發(fā)現(xiàn)地內(nèi)的與地震有關(guān)的活動情形不會是多種多樣，以致沒有具體共性，沒有具體規(guī)律的。3、入信息和出信息1）、地震入信息---是過去本地區(qū)及之外地震給予的信息。2）、地震出信息---是在本次大地震本地區(qū)臨震前震源及其之外地區(qū)給出的信息。3）、當信息在地震發(fā)生后，一部分出信息會消失。這是地震力學理論奇性上的喪失。如汶川地震波及大半個中國，地震對中國的大地基準和板塊穩(wěn)定造成了較大影響。國家測繪局已緊急組織開展汶川地震對中國大地基準和板塊穩(wěn)定性影響的科學測量和分析工作。國家測繪局大地測量數(shù)據(jù)處理中心已緊急組織專門人員，收集中華人民共和國大地原點、西安市周邊6個GPS連續(xù)運行站和國內(nèi)外28個連續(xù)運行站在汶川大地震前后總共9天的觀測數(shù)據(jù)，目前正在進行數(shù)據(jù)處理和分析，以便評價此次地震對中華人民共和國大地原點穩(wěn)定性的影響。但這只是其中出信息的處理之一。還有其它一些地震監(jiān)測儀器的測量數(shù)據(jù)，如考慮一處地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活聚集成地震，隨之地震因能量輻射而發(fā)生地面信息散射。這里的出信息發(fā)射，還要分明信息和暗信息。明信息類似地震入信息；暗信息指受時代的局限，人類還未認識的信息。明信息如構(gòu)造地震的多數(shù)天然巖石，都有或強或弱的壓電現(xiàn)象。大震前的弱震或巖石擠壓斷裂錯位，會使巖石產(chǎn)生強大的壓電電勢，繼而在地殼中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，放出電脈沖。板塊運動如果擠壓力在某個范圍內(nèi)，物質(zhì)通過自我緩慢形變來適應這個擠壓力，此時不會發(fā)生地震。如果擠壓力（壓強）超過某個范圍，物質(zhì)難以通過自我緩慢形變，適應這個擠壓力（壓強），此時物質(zhì)就會被擠壓破裂，這個過程很迅速，放出很多能量，會通過地震波把放出的能量傳遞出去。暗信息如有專家說發(fā)現(xiàn)的大脈沖波，是磁電的“影子”---2001年11月6日昆侖山地震前，中國地震局的9個超寬頻帶數(shù)字地震儀（JCZ儀器）同時監(jiān)測并記錄到一個大脈沖波，推斷磁電參與了地層的運動---地球不同分層控制著不同的地震震級事件，同時與地震在垂直方向非常局限相對應的是，強烈地震在水平方向的擴展極為廣闊并在不厚的薄殼中發(fā)生。而這種薄殼結(jié)構(gòu)受力后很容易屈曲變形，其屈曲變形波控制著地震分布地點與地震震級。因為地震入信息和出信息、明信息和暗信息現(xiàn)象復雜，每個地震并不十分相同，需要在更加廣闊的視野中探求它們發(fā)生的規(guī)律，研究人員要有足夠耐心，才能等待它的重復發(fā)生。這也許它比一個人的生命還長，而且在這一聚集和爆發(fā)的圖景中，有不少信息會喪失。4）、大地震的奇性涉及地面并在震源有上下起伏的外爾張量和收縮的里奇張量運動，地震信息散射而發(fā)放，指地震發(fā)生之前和之后的各種儀器的觀測值和人類社會中的觀察報告。地震信息發(fā)散時刻，從地震奇性殘余的一塊逃出一點信息是可能的?？紤]地震信息消失的任何合理圖景，由于這類地震殘余的奇性處于未來的地面臨震觀察者的過去，其能分辨的外爾張量和里奇張量信息很小，甚至為零。但這種獲取微小的明信息，比在地震發(fā)生后喪失的信息仍有放大的效應。4、地震力學信息系綜1）、地震熱量波函數(shù)是一種復值函數(shù)f(Z)，其Z包含有涉及位置變量和所有動量變量。把某一次地震的地質(zhì)區(qū)域，用扭量圖中的黎曼球代表，從這一區(qū)域發(fā)射到地面的信息和地震力學方程就構(gòu)成了地震扭量波函數(shù)。這里黎曼球可以是旋轉(zhuǎn)的，而地面信息也類似復平面。這就能把地震力學的復數(shù)幅度和時空結(jié)構(gòu)相聯(lián)系。這也稱扭量地震學。2）地震熱力學決非低能下的近似，地震力學熵也絕不會消失，必須進入地震力學的更基本理論。地震熱輻射：溫度T=K/

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π（1）熵S=K/

4（2）一般地震發(fā)生時會發(fā)生一次輻射暴，之后粒子不再產(chǎn)生，但有的仍然維持著粒子產(chǎn)生和發(fā)射的穩(wěn)恒的速率。這種輻射具有溫度K/

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π，是準確的熱性的。3）、大地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)也能帶電荷，并且它們也可以成對地產(chǎn)生。因為大地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)的質(zhì)荷比大得太多，所以產(chǎn)生率和電子—正電子對相比就顯得非常微小。這表明在產(chǎn)生地震對的概率達到可觀的數(shù)值之前，電子—正電子對產(chǎn)生率已把任何電場中和了；然而還有一些帶磁荷的地震解，因為不存在帶基本磁荷的粒子，所以這類地震不能由地震力學聚集產(chǎn)生，因此磁場可以強到足以使帶磁荷的地震對產(chǎn)生的概率相當可觀。4）、大地震具有和它的地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊事件視界面積成比例的熵的觀念，協(xié)調(diào)所急需的東西，這反映了可能制造地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊的極其巨大數(shù)目的不同方式。通常人們假定，一個處于純粹大地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊態(tài)的系統(tǒng)，是以一種單純的地質(zhì)板塊的方式通過一系列純粹地質(zhì)結(jié)構(gòu)激活塊態(tài)而演化。但是，如果通過地震的出現(xiàn)和消失而引起地震信息的發(fā)射和喪失，則說明不存在是單純的地質(zhì)板塊的方式。相