超越还原论 发展整体论 探索地震奥秘
赵光武
[摘要]实践证明地震是可知、可测、可预报的，探索地震奥秘是一项复杂的系统工程，需要实行科研方法论的转换。
[关键词]地震；系统工程；方法论
[中图分类号]B02[文献标识码]A[文章编号]1672-2426(2009)10-0010-03
人类为了生存和发展，在改造自然创造物质财富的过程中，必须不断地认识与应对包括地震在内的种种自然灾害，与天奋斗，与地奋斗，生生不息，奋斗不止。在这种认识、实践中，同其他的认识与实践一样，都存在着属于哲学认识论层次的可知论与不可知论的对立，近代以来，还有属于科研方法论层次的还原论与辩证整体论的斗争。
上述的对立与斗争在对地震的认识与应对中一直存在，20世纪中叶以来表现尤为突出：世界的主流地震专家认为地震不能预报。近10多年来，美国、英国的学者仍然坚持“地震不能预报”的论点，我国也有人与之共鸣。不过，中国的许多地质学家地震专家的看法与这种不可预报论是针锋相对的。比如，李四光在1966年3月8日晚参加周恩来总理召集的研究邢台地震工作的会上，明确指出：地震是可以预报的。“认为世界上未解决，我们为什么不能解决。”又如，在1978年出版的《辞海》的固体物理学部分的“地震预报”词条中明确写道：“根据地震分布和地震发生的地球物理和地质条件的研究，和对各种地震前兆现象的观测，例如，地球磁场、电场和重力场的变化，地下水位和化学成分的变化以及各种动物的反应等，预报将发生地震的地点、强度和时间，虽然目前地震预报还处在探索阶段，但实践证明，地震的发生是有前兆的，是可以预测、预报和预防的。”有无是非曲直呢?
“判定认识或理论之是否真理，不是依主观上觉得如何而定，而是依客观上社会实践的结果如何而定。真理的标准只能是社会实践”。
事实如何呢?第一个举世闻名的事实是，1966年3月8日河北邢台发生强烈地震之后，在周恩来总理亲切关怀下，在李四光、翁文波等前辈积极开展地震预报的实际行动的鼓励下，中国地震预测预报水平有了很大突破。在周恩来总理亲自领导下，中国地震工作者取得了对1975年2月4日辽宁海城7，3级大地震的成功预报。这是人类历史上第一次取得有显著实效的地震预测预报。由于准确地临震预报，事前采取了预防措施，大大减轻了伤亡和损失，震亡人数仅数千人。连美国的一位不可预报论者也不得不无奈地承认说：海城地震的预测，是结合了经验主义分析、直觉判断和运气，这是预测地震的一次尝试。
第二个是，被联合国誉为防灾减灾典型的“青龙奇迹”。唐山地震前有大量宏观、微观异常现象是客观事实，地震战线相当多的同志都围绕着监测地震在工作，并且已经有了明显的紧迫感、危机感。唐山地震前10天(7月17日至20日)在唐山召开了一次地震工作群测群防会议。会议期间，国家地震局预测研究所研究员汪成民同志，以京津组长的身份利用晚上召开过两次座谈会，通报了北京市地震队等单位几个重要预报意见及收集到的部分异常资料，提出对最近唐、滦一带震情的担心。出席会议的河北省青龙县地震办公室主任王春青同志，7月21日散会后立即回到青龙强烈要求县领导马上安排时间听汇报。中共青龙县委依据获得的临震预测的信息，结合已掌握的关于宏观、微观异常预兆，立即采取了预防措施。全县47万人无一震亡，1996年被联合国誉为防灾减灾的典型“青龙奇迹”。
此外，还有“1976年5月29日云南龙陵、潞西7.5级地震，1976年8月16日四川松潘、平武7.2级地震，以及其他许多大大小小的地震，都进行了较好的震前预报，这说明地震是可以预报的。”“悲观地认为地震预报不可能也是不科学的。”地震是由大量异质性很强的因素在非线性交互作用中形成的开放复杂系统，其中有许多的随机性、不确定性和对始初条件敏感依赖的混沌性。要认识把握它的运动规律确实非常困难。探索地震奥秘非同小可。困难，但是能知，经过努力是可以预报的。
所谓“系统工程，是一类包括许多门工程技术的一大工程技术门类”，“工程技术避不开客观事物的复杂性，所以必然要同时运用多个学科的成果。一切工程技术无不如此。”探索地震奥秘的系统工程更不能例外。它是依据地震的成因、孕育、发展到爆发的动态过程，由人们为把握地震的运动规律而运用的科学理论、直观经验以及探测方法、技术等构成的工程系统。它主要包括四项基本工程：长期预测预报工程，即预测预报未来10年内发生的地震；中期预测预报工程，即预测预报未来2年内发生的地震；短期预测预报工程，即预测预报未来3个月内发生的地震；临震预测预报工程，即预测预报未来10天内发生的地震。
这4项基本工程，在整个预测预报过程中，是紧密联系不可分割的统一体。但是。它们所处的地位、所起的作用、所运用的方法和技术、所依据科学理论与实践经验又是有差别的，是辩证的统一体。
对于地震的预测预报，李四光提出了地震地质和地应力相结合的方法，认为地壳里有很多断裂，在这些岩层板块结构里，最受力的地方最容易发生地震。当地应力的积累超过了岩石的弹性极限，就会破裂产生地震。以地壳的构造运动来说明地震的成因，以构造的差异运动为孕育地震的机理。因此，监测危险断层的地应力变化过程，研究地应力变化过程与地震的关系，就成了预测地震的现实技术途径。摸清构造运动的态势，也就成了地震预测预报的基础。运用该方法，首先得进行地震地质调查。所以，李四光1967年初就提出了要调查和鉴定还在活动的构造带和构造体系，确定其活动的程度和频度，进行地应力场的分析，在弄清断层分布后，发现挤压或拉伸最强烈的断层，找出确有发生地震危险的地带或地区。在广泛进行地震地质调查的基础上，他于1970年编完了1：400万《中国主要构造体系与震中分布图》。其中蕴含着对长期地震预测的信息，对圈定危险区域、判断中长趋势、确定最大震级，有重要的指导作用，是一项艰巨复杂的长期预测预报工程。成图后，在20世纪70年代，我国发生7级以上地震共14次，其中10次发生在该图预测的危险区或边缘，即该图覆盖了71％的强震发生区域。此次汶川地震就发生在早已发现的龙门山断裂带。
李四光于1971年4月29日逝世。5年后，1976年7月28日凌晨唐山发生7.8级地震，同日下午滦县发生7.1级地震，证实了李四光在近10年前的预见。
中期预测是以长期预测为基础的，是在长期预测确定的确有发生地震危险的地带或地区的基础上，通过跟踪在地震孕育过程中，由于地应力逐渐积累加强，所引起的震源及附近物质发生的物理、化学、生物等一系列异常变化，从
而预测未来一二年内可能发生的地震。比如，1974年6月上旬，由于各专业机构报告相关地区出现了许多地震前兆异常，国家地震局召开了华北及渤海地区地震形势会商会，会议以总结的形式，提出了华北及渤海北部等6个地区(海城即在其中)的地震趋势中期预测。1974年6月29日，国务院下达了69号文件，发布了我国第1份包括6个地区的地震趋势中期预报。我国之所以能够取得对1975年2月4日辽宁海城7.3级大地震的成功预报，是直接得益于69号文件发布的地震趋势中期预报的。
近期临震预测预报，要求迅速、及时、准确地确定发震的地点、时间和震级，以便在强烈地震到来之前。采取必要的坚决的预防措施。它所依据是震前的前兆信息，它需要科学地部署监测网，用精密的仪器进行连续的监测和追踪，从所获的信息中提取前兆信息，以及它们在地震孕育期间的变化规律，用它来指导精确的预报。
由于震前能量聚积而引发的天、地异常情况较多，也很普遍，它极有利于地震预测。
卫星遥测遥感技术的发展与进步，为全球或全国活动断裂构造研究，提供了必要的技术支撑和大量的有用信息。卫星红外以及地形、地貌跟踪监测等，都是活动断裂构造研究的手段。再加上，计算机技术的综合集成作用，就能逐步逼近和提高对地震三要素(时间、地点、震级)的预测精度，最后取得预测预报的较为满意的成功。
这种思想不要求在工作开始的时候每条预测意见对地震三要素的预测都有很高的“科学”可信度，而是要密切贴近实际，随时调整预测的目标，具有较好的灵活性、针对性和可靠性，是一种逐步实现主观与客观、理论与实践辩证统一的思路与方法。
“1972年，在全国地震工作会议上，马宗晋院士提出了渐进式地震预报模式：以7级左右地震的预报为目标，提出了长期(几年以上)、中期(几个月至几年)、短期(几天至几个月)和临震(几天以内)的预报分期方案，同时把震时和震后也列为两个必要的阶段，并整理了当时所知各阶段可能出现的主要前兆表现。由此长、中、短、临渐进式预报思路初步形成。此后，这种模式成为全国年度地震形势研究的基本工作程式，延续至今，国外称之为中国地震预报模式。”
这个渐进式地震预报模式，以形式化、制度化的形式，从一个角度反映了探索地震奥秘是个艰巨复杂的系统工程。
探索地震奥秘，除了需要在上述方法、技术层面实施的复杂系统工程以外，更需要在方法论层面上，实施科研方法论的转换。汶川8级地震的发生造成了极大的生命和财产的损失，举世震惊。人们不禁要问：在科学技术日益发达的今天，为什么会出现如此的悲剧?问题的一个关键就在于我们对简单科学过分推崇以及对自然的复杂性认识不足。
探索地震奥秘需要实行科研方法论转换。
首先从什么是方法论，及其在科学发展中的地位、作用谈起：
所谓科研方法论，既不同于具体科学实践中属于技术层面的具体方法，又不同于对具体科学的理论与实践有普遍指导意义的哲学方法。它是作为哲学方法与技术层面的具体方法的中介层次，内在于整个具体科学的理论、方法、技术之中的，并规定它们的研究方向与路线的，具有一定战略意义的基本方法。
众所周知，科学的发展，从古至今大体经历了3大阶段：古代的直观思辨、近代的经验分析与现代的辩证综合。其中贯穿着科研方法论的历史转换。
直观思辨阶段，其方法论主要表现为整体论，其基本思想是强调对自然现象的比较笼统的整体把握，是直观的朴素的，来把整体把握建立在对部分的精确了解上，特别是对部分之间相互关系的精确了解上；既缺乏精密的科学实验。又未形成严密的逻辑体系。
进入近代经验分析阶段之后，从15世纪中叶到19世纪中叶，大约持续了400年，一直沿着还原论的方向、路线，用经验分析方法，把整体分解为部分，把高层次还原到低层次，按照从大到小、从上到下、由浅而深的顺序来认识事物，探索宇宙的奥秘。
古代对地震的观察法、预测法，处在科学发展的直观思辨阶段上，必然是朴素的整体论的。近代的地震学是随着近代自然科学的发展而发展起来的，甚至可以说，它是近代自然科学在地震研究领域中的应用，其方法论上打着很深的还原论的烙印，重分析、重局部、重还原，轻综合、轻归纳、轻整体。
地震的孕育与爆发是一个复杂巨系统的动态演化过程，靠穷尽组成成分及其加合来把握整体的还原论认识方法，在对复杂巨系的研究中必然陷入困境。所以那些受还原论思想严重束缚的主流科学家坚持认为地震是不能预报的。比如，1997年3月，以罗伯特·盖勒为主的美国和日本的3位科学家联名在美国《科学》杂志发表了《地震无法预测》的论文，认为“处于自组织临界状态的大地震将决定于不仅是其断层附近，而且是其整个(震源体)空间的物理状态的无数细结构。因为人们根本无法掌握深部无数细结构的临界状态，所以他认为地震根本不能预报。”(“临界状态”是指系统处于一种特殊敏感状态，任何微小的局部变化都可以不断放大，从而扩延至整个系统。)
盖勒从“自组织临界状态”的视野质疑地震预报的可能性。这绝不意味着地震这个复杂巨系统不可认识。“许绍燮院士曾更深刻地指出：问题可能在现有知识框架：地震预报的困难是因为地震的复杂性，其成因机理超出了现有知识框架。因此，不要忌讳与我们现有知识的冲突，发现冲突就是发现了我们现有知识框架的弱点、缺陷，为我们进一步提高水平创造了条件。”所谓改变知识框架，实质上就是需要实现科研方法论的转换。
古代科学对地震的朴素的整体论的考察，与近代实验科学对地震的分析的、还原论的认识，是在不同的社会背景与科学技术条件下形成的不同的学术思想与学术传统，各有优长又各有局限。
在方法论上，它们各自的长处又往往恰好是对方的短处。比如，古代朴素整体论包含着近代还原论所缺乏的，从整体上认识和处理问题的方法论思想；近代还原论包含着古代整体论所缺乏的，对局部进行精细分析的方法论思想。认识和应对像地震这样的极其复杂的开放巨系统，单靠朴素整体论不行，单凭机械的还原论也不行。必须超越还原论发展整体论，实现两者的辩证统一。所谓辩证统一，绝不是两者的机械相加，而是在对两者实行“辩证否定”基础上的有机结合，所谓辩证否定，用黑格尔的话说叫做“扬弃”，就是既克服又保留；所谓对还原论、整体论实行辩证否定基础上的有机结合，就是在克服抛弃它们片面的消极的东西的同时，保留和发扬它们有益的积极的东西，并把这些积极的东西在新的形态(系统论)中有机地统一起来。可见，系统论是超越还原论、发展整体论，实现还原论与整体论的有机结合与内在统一的结果。而科研方法论的转换就是：从古代朴素的整体论到近代的还原论(从肯定到否定)，从近代的还原论到现代系统论(从否定到否定之否定)，在更高的基础上回到了原来的出发点，螺旋上升。用现代系统论即涌现论的方法，来认识和应对地震这个复杂的开放巨系统，就能切实地重视非线性、随机性、不确定性和对始初条件敏感依赖的混沌性，从更大范围、更深层次、更复杂关系上，观察问题分析事物，从而做到比较完整准确地认识和应对地震灾害。
