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信号与噪声：大数据时代预测的科学与艺术 第五章 地震预测：一个困惑了人类1000年的难题
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2009年4月一个寒冷的星期天晚上，意大利拉奎拉的居民们正准备入睡，突然感觉到一阵阵晃动，感觉不是太强烈，每一次震动都像是一列货运火车从远处经过，其实是发生了地震。第一次地震发生在当地时间夜里11点，震级为3.9级。第二次地震的震级更低些，矩震级为3.5级（下文省略矩震级），都不足以震醒熟睡的人。
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坐落在亚平宁山脉上的拉奎拉的确处于地震带，这个以滑雪胜地和中世纪城墙闻名的旅游小镇最近经历了一系列的地震，数量多得不正常，星期天晚上发生的两次地震是那一周里发生的第7次和第8次3级以上的地震。在这个地区，小级别的地震不算稀奇，但频率没有这样高，通常两三个月才发生一次，这次的频率几乎是平时的100倍。
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与此同时，在亚平宁山脉的尽头，苏尔莫纳镇的居民刚刚从地震的恐慌中缓过来。意大利国家原子物理研究所的詹保罗·朱利安尼称，他测量出该地区的氡气含量异常的高，由此推断这是地震的先兆，马上跑去告诉苏尔莫纳的镇长，2009年3月29日下午苏尔莫纳镇会发生地震。镇长被说服了，派了几辆货车带着扩音器绕着小镇到处广播，警告居民要发生地震了。
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可是，3月29日那天苏尔莫纳镇并没有发生地震，詹保罗·朱利安尼的预测失败了。有人向相关部门控告他，说他是在制造恐慌。当地政府勒令他撤下公布在网站上的预测，以免造成更大的骚乱。
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在发生了地震的拉奎拉，当地政府却告诉民众不必担心地震群。意大利民事保护部副部长伯纳多·德博纳迪尼斯解释说，地质断层带活跃有助于释放能量，减少大地震的威胁。德博纳迪尼斯同意某位记者的观点，认为民众们可以放松警惕，喝杯小酒，他还向大家推荐当地一款名为蒙特普恰诺的特色酒。
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然而，星期一凌晨，当地时间3点32分，一场6.3级的大地震袭击了拉奎拉。房子倾斜，屋顶塌陷，家具散架，300多人丧生，65000人无家可归，经济损失超过160亿美元。
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地震可以预测吗？
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拉奎拉本应更好地应对这场地震。这座城市靠近一个十分活跃的地质断层带，也称潜没带（指地壳的板块沉到另一板块之下），此断层带是由覆盖在地球表面的八大板块之一的非洲板块缓慢、持久地挤向亚欧板块下方形成的。在拉奎拉，第一次有记载的地震发生在1315年，随后在1349年、1452年、1461年、1501年、1646年、1703年和1706年都发生过地震，其中最严重的一次地震发生在1783年，当时超过5000人丧生。但每次地震后，教皇都会下令重建小镇，人口再度繁衍。
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此后两个多世纪，拉奎拉这个小镇仍冒险地留在原地，备受地震威胁。1958年拉奎拉发生了一场5.0级的地震，震级不算太高，镇里上了年纪的人对此还有些印象。但2009年这场地震的强度要大得多。我们知道，震级与释放的能量呈对数关系，震级每增加一个点，释放的能量会增强32倍。所以，2009年那场6.3级的地震释放的能量几乎比1958年的那场地震多出75倍，比强震前那个晚上居民感受到的小震颤——强震的震前波——多出3000多倍。
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在意大利，6.3级地震已是震级非常强的地震了，但从全球范围来看，这只不过是地球打了个嗝而已。2011年摧毁日本的那场大地震高达9.0级甚至9.1级，释放的能量是6.3级地震的11000倍。自有可靠的地震测量开始，所记载的震级最高的地震为1960年发生在智利的9.5级地震，释放的能量约是6.3级地震的60000倍。
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既然6.3级的震级并不算高，为什么在意大利这样一个高度工业化的富裕国家，富有的拉奎拉小镇却会遭受如此大的损失呢？原因之一是这座城市的地质环境。拉奎拉坐落在一个古老的湖床上，这就决定了它很容易受到地震的影响。墨西哥城同样建立在古老的湖床上，1985年的一场地震夺去了10000人的生命，而震源距地面超过322公里，由此可见湖床的脆弱。
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主要原因还是由于拉奎拉小镇的麻痹、疏忽，对来自地下15公里处的地震危险毫不在意，也没有任何应对准备，比如建筑物标准的规范，应急物资的准备以及社区抗震演习等。结果，不仅那些有着几百年历史的古老建筑在地震中受损，许多现代建筑，包括某家医院在2000年刚盖的侧楼也未能幸免。当初哪怕只是稍稍提醒一下市民，都有可能挽救那些逝去的生命。
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詹保罗·朱利安尼是否预测到拉奎拉的地震了呢？在意大利，许多小报将朱利安尼描绘成圣人或殉道者，他的声音轻柔、头发蓬松，经常穿着和当地足球队队服颜色一样的衣服，他扮演的角色也许是一个谦虚的公务员，也许是一个看上去心不在焉、观点常被科研机构忽略的教授。朱利安尼称已经警告过家人和朋友拉奎拉镇会发生地震，但是警方禁止他向其他人发出这个警告。他要求拉奎拉政府就此事道歉，不是向他道歉，而是向拉奎拉的民众道歉。
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暂且不论朱利安尼是否真的预测到拉奎拉的地震，他发布的地震预测非常明确：苏尔莫纳镇（而非拉奎拉）面临较大风险，另外，他还认为地震会在2009年3月发生，并非4月。事实上，朱利安尼曾对当地的一家报纸说危险已经过去了。在开始长篇大论地解释潮汐的影响之前，朱利安尼说：“这些概念，简单地说就是地月系统自转到了近日点……在距离地球最近的位置，和金星排成一行……总之，我可以向我的同胞保证，地震群将在3月底逐渐减少。”
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近日点、金星、氡气含量，这些和预测地震有关系吗？与朱利安尼错误地预测苏尔莫纳地震，又有什么关系？这些都不重要。当灾难来袭时，我们会从噪声中寻找信号，寻找有助于解释周围混乱状态的所有信息，使世界恢复秩序。朱利安尼杂乱无章的解释就是这一现象最生动的阐释。
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在各类灾难中，地震对我们的秩序感干扰最为严重，它简直可以撼动我们的根基。同样是自然灾害，飓风从天而降，常和“上帝的眷顾”联系在一起，但从地球深处爆发的地震却常被视为“上帝的盛怒”，无情而虚幻。（1755年的里斯本地震推动了现世哲学的发展。）另外，飓风及随之而来的洪水、龙卷风，还有火山喷发通常都能提前预测，唯有地震例外，人们努力了几个世纪，却还是很难对其进行预测。
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“圣杯”根本就不存在
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很长一段时间以来，加利福尼亚州的帕萨迪纳市都是全球地震研究的中心，美国加州理工学院就坐落在这里，1935年，查尔斯·里克特在这里创立了著名的震级对数函数。美国地质调查局在此也设有办事处，其大部分地震专家都常驻此地。2009年9月，我前往帕萨迪纳市拜访苏珊·休博士，休是美国地质调查局的一名地质专家，写过很多本关于地震预测的书。她曾经看过朱利安尼的电视采访，对他的说法很是怀疑，并在《纽约时报》上写了一篇言辞激烈的社论，对朱利安尼本人和那些关注朱利安尼的人都提出了批评。
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休的这篇社论认为朱利安尼的成功不过是个偶然。休说：“民众之所以听说了朱利安尼先生的预测，是因为这个预测貌似经过了证实。但是，还有很多民众没有听说过的‘不正确的’预测。”
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如果你让上百人设法做出地震预测，而每年又有数百场地震发生，那必然有人会预测对一次。资深的地质学家已经多次证实，朱利安尼的氡气和月运周期理论对地震预测的作用不大，或者根本一点儿用处都没有。朱利安尼的运气一直不错，就好比一只能用键盘敲出莎士比亚作品的猴子，或者一只会预测世界杯比赛结果的章鱼。
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休在美国地质调查局的办公室位于加州理工学院一个安静的角落附近，周围桉树环绕，少有学生经过。我们见面时，她刚结束一项在土耳其研究地质断层系统的工作，看上去风尘仆仆。慈眉善目的休，一头卷发，黑色的眼睛，疲惫中带着怀疑。打过招呼后不久她就向我发问：“你的日常工作是什么？”
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交谈中，休不时地拿起办公桌上放置的一个口袋形状大小的地球仪，像是从机场的礼品店里买的，然后用食指在上面画出一条线，从日本海向东和东南方向延伸。
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提及全球破坏力最大的地震时，休向我讲解道：“这些地震真的都集中发生在这一地带——从中国南部一直延伸到希腊。这个地震带十分复杂，该地区的许多建筑物又都不够结实，如果德黑兰发生一场特大地震，估计会有上百万人丧生。”
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