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作者:江丕栋 来源:科学时报 发布时间:2008-5-27 3:12:34
江丕栋:从汶川地震看基础研究与国家需求的关系
回顾中断10年的中科院生物物理所震前动物行为异常研究
 
地震能够预报吗?
 
5月12日14时28分,四川省汶川县发生里氏8.0级地震,几乎全国都有震感。党和政府迅速、有力、透明地组织抗震救灾。连日来,严重的灾情和救灾前线的战斗牵挂着每个中国人的心。
 
就在汶川地震发生前后,笔者正在协助整理“中国科学院生物物理所所史丛书”中的“仿生学”部分书稿,看到其中有关“动物行为异常反应与地震的关系”的4篇稿件,使我们产生了诸多感触与联想。
 
此次汶川强震造成了生命、物质、财产的重大损失,救灾工作投入了巨大人力、物力、财力、精力甚至生命代价。老百姓也听到过地震预报的说法,包括利用动物来预报,这自然而然地会使人提出一个问题:这种强烈地震能不能预测、预报?因为即使只有一点预兆,采取少部分措施,减少些局部损失,也是好的。
 
过去的研究工作
 
这部关于仿生学领域的书稿,原本是准备集中反映中科院生物物理研究所新的学科生长点发展过程的,特别是在国内开创仿生学领域的过程,这一过程突出了“视觉仿生”的中心方向。
 
关于生物物理所有关地震的研究工作已经终止10年了,研究所内外的科研方向早已经转移。但考虑到该所过去前后投入约70名科技人员,进行了30年的研究,应该在历史上留下相关记载,因此组织了几篇有关稿件。其中有1966年生物物理所首批三人前去邢台震区,在一直坚持研究30年后,负责此领域的蒋锦昌同志对全过程的详细研究总结;有曾经作为小分队的主力到各地调查,并曾否定了一些不准确的“动物预报”的伊虎英同志所写的生动回忆;有作为宇宙生物学研究室成员,被短期抽调到邢台震区的陈涤明同志的回忆,她也附上了40年前在邢台拍摄的场景,记叙了随同时任所长的贝时璋先生到中南海向周总理汇报的情况;仿生学研究室的学术领头人郑竺英也记叙了第一批去邢台震区,以及后来主动进行调查、研究的详细经过,这段经历,使郑竺英至今念念不忘地震预测工作的重要性。
 
众多科研人员开辟的研究局面
 
1966年3月,河北省邢台地区相继发生6.8级和7.2级强烈地震,党和国家对此极为关注。3月8日地震当晚,周恩来总理亲自召开会议听取震情汇报,提出要开展地震预报研究的问题,并号召科学工作者行动起来,到现场去,到实践中去。
 
3月9日,周总理亲临邢台地震灾区视察救灾工作和慰问受灾群众。3月11日,他在邢台抗震指挥部对地震工作作了一系列重要指示。周总理指出:“这次地震付出了很大的代价,这些代价不能白费,必须从中取得经验。希望转告科学工作队伍,研究出地震发生的规律来,我们应当发扬独创精神来努力突破科学难题,向地球开战。”从此,揭开了我国地震预报研究的序幕。
 
据有关记载,“我(生物物理所)所首批科研人员于3月23日(另一说是29日)到达地震区,对动物与地震的关系开始科学考察和观察研究,其后一直坚持了30年。在地震前动物习性异常的特点、行为活动的定量观测、动物检测地震前兆可能性的能力和机理研究等方面,取得了一定的学术和技术成果,在国内外学术界具有一定的影响和知名度。”
 
在此后的10年中,利用各地的地震事件,生物物理所和中国科学院内外多个研究机构进行了大量的调查、考察,并通过实验进行比较观察。在家鸽的震前反应与微振动;在震前动物习性异常的特点,包括行为属性、前兆时间、地区分布和异常反应的强度研究等方面,得到大量定量的结果。
 
1975年海城地震的预报成功,引起国际上的极大关注。国外专家指出:“中国海城地震的经验打开了西方科学家的眼界,使他们开始考虑物理学事件与生物学事件之间的关系,这种联系将关系到千百万人的生命。”接着,国际上掀起了一场研究地震前动物异常的热潮。
 
唐山大地震后,在国家地震局和生物物理所的支持下,地震研究工作得到进一步发展,在1978年全国科学大会后组建了“动物的感觉与行为”研究室,并从不同角度开展了地震前动物异常的机理研究,包括鲇鱼电感受器特性的研究、家鸽振动感受器的结构研究、家鸽振动感受器的敏感性研究、电磁波生物效应的研究、弹性波生物效应的研究等方面,其他相关单位开展了地化因子生物效应的研究。生物物理所还为协助地方地震部门开展动物行为的量化观测,研制了鲇鱼活动性超声波自动观测系统,和鼠活动的自动记录系统。
 
1966~1996年期间,生物物理所的地震预报工作主要进行了动物与地震关系的宏观研究和微观研究。前者的目的是揭示地震前动物异常事件与地震三要素(时间、距离和震级)的统计关系,及与其他可能出现的地球物理和地球化学的前兆之间的时空关系。这在地震短期的临震预报尚难实现的当今,对提高人们的警惕性而免遭地震袭击具有重要意义。动物与地震关系的微观研究是在研究可能性地震前兆因素的生物效应的基础上,深入揭示生物的感知能力和检测模式,创建具有生物特色的新型地震前兆监测系统,即所谓“地震仿生学”研究。对于地震预报这样一个尚未突破的世界性难题,在30年中就基本上完成了相应的宏观研究,而微观研究也开了个好头,实属难得。
 
老专家心系国家和人民
 
伊虎英后来还专门提到,当年他从外地执行地震考察任务回所时遇见时任所长贝时璋先生时,贝老对他说:用动物预报地震是国家的—项重要任务,我们要很好地完成。让伊虎英印象极为深刻的是,贝老不是用“你们”来作指示,而是用“我们”,可见贝老将这个研究项目也看作是自己的任务。从这里,我们又看到贝时璋先生对生物物理研究所建所方针的忠实践行,那就是想国家之所想,急人民之所急,在建立和发展边缘学科的同时,把主动完成国家任务放在首位。
 
唐山大地震已经过去30多年了,郑竺英先生在去年还跟笔者谈起,她一直在考虑,能否通过测量由前期的地层变动释放到大气中的离子,来预先发现地震。
 
从郑竺英先生的回忆文稿中不难看出,由于当年亲赴邢台,她对地震给人民造成的灾难始终无法释怀。因此,每当听说何处发生地震,她心里都会十分不平静。
 
在《唐山大地震》30周年纪念版的封底上,印着作者钱钢的希望:“我希望唐山大地震的惨史永远不被湮没和淡忘。”“我更希望……在每年‘7·28’的清晨,中国各地同时敲响钟声……”郑竺英在其后写下这样的字句:“我更希望地震临震预报能积极开展起来……在大震来临前使宝贵的生命保存下来。”
 
但不幸的是,蒋锦昌对当年的情形记载道:“1987年2月,首届全国震前动物习性异常观测研究专业会议,既是唐山地震后‘动物与地震’工作10年进展的总结,也是该项工作发展的转折点。当时如能继续发展,就有可能取得突破性进展,否则就将衰落。遗憾的是(这项研究)选择了后者,‘首届会议’也就成为最后一次聚会。”
 
可以想象,此后,这个领域的研究就大大萎缩,由热变冷。国际上同样也陷入了低潮。
 
动物异常反应和地震没有直接关系?
 
此次汶川剧烈地震后,对于群众中有关地震前兆和预报问题的议论,有关专家及有关部门负责人也在媒体上作了说明。例如:自然界和动物界的异常反应,其原因很多,即使每次地震发生之前一般都有异常现象,但将要发生地震并不是其必然或唯一的原因。从世界范围看,地震的准确预报也是一个难题。
 
地震前出现动物习性的异常现象,原因是很多的,地震是这些异常现象出现的原因之一。比如蟾蜍出来很多的情况,除了跟地震有关,也与气候因素、天气条件有关。所以,究竟与地震有没有联系,或者说与地震发生有没有密切关系,还需要进一步探索和研究。目前,地震学界也没有把这些异常的自然现象和动物反应当做判断地震发生的重要科学依据,政府和地震部门也不能把这些异常现象作为预测地震将要发生的依据,只能作为参考。
 
这些,都是很有道理的。何况,地震预报除了是否发生,还有发生地点和时间的问题,地震一旦预报不准,可能会引起公众心理的恐慌。
 
的确,关于自然界和动物界的异常反应是否是地震征兆的争论,早在32年前唐山那场地震后就已经出现了。直至今日,在唐山,关于当时那些自然界和动物的异常变化是否能作为预测唐山地震发生的科学依据的争论,仍在民间乃至学术界争论不休。
 
概括起来,地震预报,特别是利用动物异常反应来预报地震是极其困难和复杂的,甚至几乎是不可能的。而且如果预报错误,也会造成重大恐慌甚至不小的损失。结论似乎是:此路不通!
 
重要科技成就与基础研究的关系
 
可是,回过头来再看看由于没有预防而造成的巨大损失,我们能否反思一下,这些异常现象,难道是“灵异现象”或是虚幻的印象?恐怕不是。如果我们不能找到这些客观存在和发生的异常现象所产生的原因,就应该想想是否有些是我们还未发现或认识的原因所致,而不应避而不谈,不去设法努力认识它;否则,它就会让人类以千万倍的代价去认识。
 
对于我们不认识的问题,难道不正是科学研究所要解决的任务吗?
 
我们都知道,人类的重要科技成就,都需要以很多前期的铺垫性工作为基础,并不是一蹴而就的。我们也知道,科学技术的发展,不但要重视应用性的研究,还要重视基础研究,甚至那些暂时看不到应用前景的研究。
 
对于探索震前的异常现象及与地震的关系,如果有所进展,可以说是重大的科技成就,这是个应用目的性很强的问题。对于与其有密切关系的基础性研究,能不能给予一些支持呢?哪怕是以后对于预防或减少地震的灾害发生一点点作用,这比起震灾之后的损失来说,恐怕也是值得的。
 
正如蒋锦昌在文稿中所说的,美国生物学家弗雷(A.H.Frey)指出:“我们对地震前动物异常现象的研究,决不是期待‘鸡窝里的鸡代替地震仪’,而是通过这一现象的研究使我们更深刻地认识地震,发展更有效的监测手段。”
 
换言之,动物与地震关系的宏观研究对短临预报和提高人们的警惕性而免遭地震袭击都具有重要意义。动物与地震关系的微观研究则是通过研究可能性地震前兆因素的生物效应,来探索动物的感知能力和检测模式,创建具有生物特色的新型地震前兆监测系统,即所谓“地震仿生学”研究。
 
即使是作为纯粹的基础研究,也不宜予以取消。1973年诺贝尔生理学或医学奖获得者N.Tinbergen在《动物在自己的世界》一书中指出:“关于动物行为提出的问题,大部分还没有解答……我们只能说尚在摸索。但是,在这初步进行的科学探究阶段中,已是足够引人入胜的了,它们予人以某种探秘寻幽之乐。”
 
我国是否需要重新开展动物行为异常与地震的研究,这是一个值得探讨和深思的问题。
 
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