地震是群灾之首。历史上，全球死亡人数超过20万人的地震共有6次，其中有4次就发生在中国。国之大者，安全为要。中国是世界上唯一把地震预报作为社会责任和政府工作任务的国家。地震预测，必须探索与攻关。让我们一起跟随张重远老师，看看科学家们的地震预测攻关之路吧。
地震真不可预测吗？
汶川地震那年，我正上大二。我的构造地质学老师说：“《科学》期刊发表过一篇论文，说地震不可预测。”这代表了相当一部分人对地震预测的悲观态度。
我对这一点很是怀疑，科学问题都应有规律，认识到规律就能有解决办法。攻读研究生时，我选择了中国地质科学院地质力学研究所。这个所的首任所长，是我国地震预测先驱之一——李四光。我觉得，这个研究所有地震预测的传统和底蕴。
半个世纪以来，为了准确了解断层的地应力信息，我的几代同事们致力于两件事情：一是测量深部岩体的地应力本底值，给断层做基本的健康体检；二是监测断层的地应力动态变化，这好比给高血压病人做24小时血压监测。
从地应力到牛顿力
我毕业后留所工作，继续攻关地应力探测新方法、新技术、新设备的研发工作，在实现了多个首创和突破的同时，我继续探索断层失稳机理与地震预测。然而，一段时间后，我的研究还遇到了瓶颈。
根据经典断层力学理论，断层的地应力越高，越容易发生地震。然而，断层实际强度存在很大的差异性。对于不同的断层，这个地应力到底多高是高呢？
我决定向岩石力学领域寻求答案。
2017年，我报考了中国矿业大学何满潮院士的博士生。他提出，地震本质上是两个块体的运动行为。根据牛顿第二定律，断层发生相对运动，断层面上的地应力必须先变化。何院士将跨断层面的地应力称为牛顿力。不论断层地应力积累多高，发生地震之前，牛顿力先要下降。也就是说，断层要“先打破力的平衡，然后才产生地震”。如果能跨过断层面，安装一些测量牛顿力的传感器，就有可能实现地震的短临预测。
△ 张重远个人工作照（右二）
在导师的启发下，我重新梳理了以前的地应力监测数据。我发现很多地震发生前的3~99小时，都有地应力的显著降低。地震预测，哪怕30秒钟都弥足珍贵。2022年泸定发生6.8级地震，我发现鲜水河断层两侧的地应力监测数据，都有相似的震前地应力降低现象，提前时间长达7天！这间接证明了牛顿力下降是可以重复的科学现象！原来，科学从来都是大道至简。
在这之后，我们的相关成果陆续发表。2023年的一个深夜，我在网上看到了伦敦国王学院Nick教授新发表的一篇评论文章，题目正是《跨断层牛顿力测量：一种潜在的地震预测工具》。
我们的研究思路被国际地震权威认可了！
“悬丝诊脉”测地震
目前，在何院士带领下，我们正计划实施依托西部某重大铁路隧道的地震预测科学计划。
这些隧道大多穿越大型活动断层，是探索地震预测的绝佳试验场。我们计划将一个个牛顿力传感器穿过断层，宛如一丝丝琴弦。当断层牛顿力发生变化时，就会抚动琴弦，演奏地震之声。我们只需要悬丝诊脉，监测琴弦的牛顿力变化，未来就有望揭开地震预测的神秘面纱。何院士给这项前沿科学计划，特意起了个名字——地琴计划。
谁说科研人不懂浪漫呢？
文/张重远（中国地质科学院地质力学研究所）
来源/《科学故事会》2024年12月刊
排版：沈 丹
编辑：林雪琪
审定：李红林
