2006年，核工业北京地质研究院研究员杜乐天发表了《对当代地球科学理论的怀疑与新见》（《地质哲学通讯》2006年第1期），一口气提出了84个问题，涉及岩浆作用、热液作用、变质作用、大地构造、重大自然灾害的成因诸方面。

 

这一连串的发问让人想起杜乐天的一个观点：“科学来自问题。”两千多年前的屈原写了《天问》，一口气提出了100多个问题，从开天辟地问到当时国势；从宇宙洪荒问到草木鸟兽；从天体运行问到历史沿革；从人性善恶问到社会政治。即使在那个百家争鸣的时代，如此发问的人好像也只有这独一份儿，如果这种精神能够传承下来，现代科学或许会发源于中国。

 

但历史事实是，经过秦代“以法为教，以吏为师”，汉代“罢黜百家，独尊儒术”，此后在中国人的思想基因中，“权威”的地位远高于“质疑”，连考八股文都要“代圣人立言”。自一个多世纪前，“德先生”、“赛先生”走进中国，“科学”一词脱颖而出，很快就在公共语言中取得了近乎神圣的地位。从象牙塔到穷乡僻壤，“科学”在大多数国民心中几乎与“真理”等价。然而大多数人对科学的接受是建立在对权威的依赖上。我们的教育，在传授各学科成果时的态度，显然是在颁布“真理”。记得上学时，一位同学对牛顿三大定律表示了疑问，物理老师斩钉截铁地对他说：“对牛顿三大定律必须坚信不移！”而这位老师自己曾写过一本关于泡利不相容原理的书。

 

在这样的思想氛围中，质疑权威理论绝非易事；在质疑的基础上提出自己的理论，尤其是提出一个横跨多个学科的理论，更需要勇气。而杜乐天正致力于此。

 

从质疑出发，接着就是探索——寻找对未知世界的理解。这本质上是一个试错的过程。在人类的认识史上，人们不断提出自己对世界的认识（假说），又不断地被事实证伪而放弃，再提出新的认识（假说），如此循环，一路走来，还将继续走下去。杜乐天在“地问”的基础上提出了自己的见解，目前接受杜乐天假说的人正在增多，反对者也不少。一个新提出的假说，被证明不完善甚至错误，都是正常的。但害怕犯错误而回避探索，认识将无由深化。这个假说将会被承认、被修正还是被放弃，有待时日检验，然而杜乐天的研究思路却发人深省。

 

 

如果将地球视为一个半径5厘米的苹果，那人类生活的范围不超过0.156毫米——仅相当于苹果皮的厚度，人类不过是附着在这苹果皮上的细菌。我们就是在这样的位置上认识地球的。

 

在这样的位置上，人们很自然地将大气圈、水圈和大地分别归入不同的学科，作为各自独立的对象来研究。至于对地球内部的认识，相当长的时间内只有“地狱”之类的想象而已。

 

现代社会一个明显的特征是分工深化，这使学科越分越细。以地球研究为例，被分成了几十种分支学科，每一分支学科又划分了许多专业，还有继续向更细碎的方向分化的趋势。许多学者终身囿于一个子学科的“孤立体”内，而客观现实是广泛联系的，学科的“孤立体”只存在于学者的脑海之中。细分学科有助于集中精力重点突破，然而这种思路走到极端却导致“只见树木，不见森林”；而无视森林的结果，必然限制对单棵树木的认识，更不必说森林层次的宏大事件了。

 

杜乐天显然具有整体思维的倾向，视地球为一个整体，不受制于学科分划，结果对众多学科中的未解之谜提出了统一的解释。一位学地质的年轻朋友告诉我，他在学校中最深的感受是：只有大量的经验堆积，却没有系统的理论构架。存在大量经验却没有足以统辖这些经验的理论，这表明这门学科正处于理论突破的前夕。从1988年杜乐天发表《幔汁(HACONS)流体》以来，已经整20年，他为这理论突破努力了20年。他追求的是找到连接各学科的纲，以建立一个统一的地球科学（见图一）。

 

 

 

直到上个世纪后半期，随着地震学的进展，特别是采用仪器台阵，利用核爆破做人工震源，对各种波长和地球自由震荡数据作出精确的解释，才勾画出地球的内部构造：除了外地核是液态铁外，整个地球基本上是固体。图一表现了目前对地球内部构造的主流认识。

 

然而，这种认识无法解释大量的观察现象。如来自地球深部的可燃有机矿；有机矿藏、金属矿藏与非金属矿藏的伴生；板块漂移的动力；无法用板块漂移解释的地震现象；大范围的山林火灾及各种“神秘”的自然灾害；台风的突然转向；以及自上个世纪80年代以来被广泛发现并证实的地球大规模、不均匀向外排气等。

 

 

面对这一系列问题，杜乐天在国内外众多学者探索的基础上，提出了自己的假设：地幔不是单纯的固体，而是由幔岩和流体组成。这流体来自外地核液态铁中溶解的大量的氢，其构成还包括碱金属、碳、氧、氮、硫。他指出：地球内部的流体既不是水液也不是岩浆，而是高压缩、高密度的极强还原性气体，呈超临界态存在。它在强大的温度差、压力差、黏度差、密度差驱动下，自发反重力不均匀地向上辐射喷流。

 

他用“幔汁”和“气圈”来描述这地球内部的流体。在他看来，地球共有5个气圈（见图三），它们自外向内顺序是：Ⅰ大气圈、Ⅱ上地壳充气圈、Ⅲ中地壳充气圈、Ⅵ上地幔充气圈、Ⅴ地核的外层。

 

 

在这样的构造背景下，“幔汁”从外地核不均匀地向上涌流，一路萃取、搬运各种物质，成为地壳运动的原动力，成为壳岩成矿的物质来源，也造成了地球的排气现象。用这样的机理，他统一解释了上述大量的、分布于不同学科的未解之谜，甚至由此思考了地球的“寿命”：

 

“星体的去气作用是普遍现象，月球上发现KREEP(钾、稀土、磷)岩的重要含义现在未必引起多少人的注意。幔汁能否看成地球的生命液？如果能成立，那么有否可能从地幔(当然还有地核)中还保有若干幔汁以及今后幔汁耗散速度来推知地球还有多久寿命及最后地球表面将达到多少面积、体积的大陆与海洋？”

 

 

既然幔汁上涌是众多地球现象的主控性作用，系统地监测它就有助于认识地球这个复杂系统的行为。杜乐天认为：

 

“现在的气象学应当分为两大分支，一是传统气象学或大气气象学。另外还存在地下气象学或地球内部气象学，而且前者在很多方面都受后者控制。换言之，地上气象学和地下气象学的结合可能是一个新科学的生长点，它们二者都是地幔排气作用的组成部分。”

 

然而“上天容易入地难”，直接监测“地球内部气象”似乎很难做到。系统动力学提供了“可观测性”的思路：在很多情况下，我们不可能直接了解系统的“状态变量”，但系统发出的各种信息可帮助我们了解它。对幔汁上涌带来地球能量流的变化，可监测的信息包括地球电磁场、温度场、密度场、应力场等物理场。

 

1990年，国家地震局地质研究院强祖基发表了《卫星热红外异常——临震前兆》，提出利用卫星遥感热红外异常预报地震的思路，并多次临震预报成功。

 

风云静止气象卫星获得了大量的中国近海海域的热红外观测资料，强祖基和同事们据此分析了热红外亮温异常与海底常规油气及天然气水合物藏之间的关系，探讨了中国近海海域卫星热红外增温异常的机制。他们发现：临震前卫星热红外增温异常。认为这可能与临震前地球排气作用导致的油气渗漏和(或)海底天然气水合物分解后扩散有关。据此指出，中国近海海域的西沙海槽、东沙群岛岛坡、笔架南盆地、北吕宋海槽、南沙海槽、冲绳海槽中南部至西南部等是天然气水合物的可能赋存区。

 

中国地质大学教授游永雄关注对应力场和密度场的测量。

 

1994年，他发表《重力场转换区域构造应力场的研究》（《地球物理学报》第 37卷增刊I），建立了以重力位水平梯度变量为主要参数的模式，计算了三维区域构造应力场迹线方向及其等值线图，并讨论了依据卫星轨道摄动来计算应力场的数学模型。

 

此后，他利用卫星轨道摄动数据，对多个震区绘制了震前震后应力降动态图，发现震前应力降有明显波动，可作为临震预报的信息。由于卫星能够大面积动态监测，用这一方法，可提供应力分布的动态图，使地震监测人员能高效监测应力变化。

 

游永雄还在卫星应力遥感实验基础上建立了测定地壳密度场的模型公式。掌握了应力场和密度场，就获得了开发地热和油气田的钥匙（图四、图五）。中国地质大学承担的原地矿部项目“福建连江地热能源勘查”(与福州连江县人民政府协作)，勘探出大蕴量高压优质的新地热资源，并已建成连江温泉城。

 

 

值得注意的是，游永雄的方法不需要发射专用卫星，更不需设计、制造专用仪器，只需有卫星的轨道摄动数据就行了，卫星轨道高度以500km~300km为宜，太高精度差，太低干扰大。据中国新闻网2004年6月20日报道，当时中国在轨卫星为15颗。2007年5月20日，国防科工委副主任、国家航天局局长孙来燕称：中国未来北斗卫星数量将超30颗（中新网2007-05-20）。此外，一些国家部分卫星的轨道数据是公开的，如美国极轨气象卫星NOAA。这使我们能用极低的成本，进行连续而全面的监测。如果能同时使用多个卫星的轨道数据，就有可能进行冗余观测，逻辑上可以开发出某种“平差”算法来提高和评估精度。

 

云图是另一个可供观察的信息，“地震云”是一些人监测地震的手段。地球排气无疑会扰动云的生、灭与运动状态，系统、持续地研究云图，或许有助于研究地球排气现象。长期以来，只有专业机构的人员才有机会使用云图。最近，Google Earth上有了卫星云图，每三小时更新一次（见图六），这使任何人都有可能进行相关研究。

 

另外，一些专业的气象网站也提供相关信息。如国家卫星气象中心提供中国电视云图动画，两祯之间间隔1个小时，最长覆盖时段可达2个月（http://dear.cma.gov.cn/is_nsmc/Product_App/ANIMATION/animationIndex.aspx）。台湾的“中央气象局”提供台湾地区、东亚和东半球云图动画，两祯之间间隔1个小时，最长覆盖时段可达48个小时（http://www.cwb.gov.tw/）。

 

卫星的优势在于，可以全面观测整个地球，包括以前很难获得数据的荒漠高山及海洋地区。再者，卫星在时域上可对地球进行重复观测。极轨气象卫星每天可巡视地球两次，地球静止轨道气象卫星每30分钟可获得一幅地球圆盘图。最后是卫星观测资料空间分布均匀，观测结果具有同一性，能迅速成图，使分析人员能适时应用。

 

多年来，人们发展了各种地面监测台站网，监测地应力、电磁、水氡等各种要素，其中一些监测具有方向性，因而可通过多台交汇确定异常点的位置。逻辑上甚至可以发展出类似断层扫描技术的方法，利用这些信息给出各种理化参数的地表分布图，乃至深部分布状况。

 

多年来，在地质、火山、探矿等领域积累了大量的方法、手段和成果。如果从这个整体的视角检视、分析，都可能有助于我们认识“地球内部气象”。空间和地面监测结果可相互补充、相互印证，从而深化我们对“地球内部气象”的认识。这将帮助我们在能源、地矿资源、自然灾害等领域，“从必然王国走向自由王国”。

 

由此我们看到，一个整体的视野可以指导我们创建一个整体的事业。

 

是什么在制约我们的理论创新能力？阅读大量“主流”、“非主流”的论文后，笔者注意到两类倾向。

 

其一，“科学来自观察”。没有观察不可能有科学，科学必须建立在事实的基础上。然而局限于观察却未必能有科学。

 

我们的先辈留下了世界上最丰富的历史观察记载，然而读遍二十五史，也找不到历史科学的影子。金观涛、黄仁宇、李亚平的著作之所以吸引人，在于他们试图从某个视角去理解历史，而不仅是罗列史料。科学的发展需要“从现象到本原”，探寻本源的工作就是提出解释现象的假说，并用事实检验之。我们许多学者安于在现有的理论大厦上补缝刷漆，一个类别的常规实验做上几十次，就写成了几十篇论文。虽然在定量考评中成绩颇佳，对科学的发展、认识的深化，却贡献甚微。

 

其二，“从本原到现象”。任何假说都是对本原的某种理解，由假说出发推导出各种现象，然后用事实检验之，这是科学发展的必经环节。这个环节中最重要的是“检验”，因而假说所认定的“本原”，是必须检验的对象，而非先验的真理。

 

但有人从先验的“本原”出发，试图推导出“放之四海而皆准”的真理，这属于宗教与哲学的领域。将这一思维方式放到科学中，就意味着人类可以通过思辨（或通过“天启”）获得一组基本原则，由此可推导出现实世界的一切，观察、实验、检验将不再必要。如果真是这样，科学将再次融入哲学与宗教。

 

哲学与宗教层面的思考自有其不可或缺的意义，但它能提供的只是思维的原则，或者牵强一点说，是帮助形成库恩所说的“范式”，而构筑“范式”所需要的原材料，却是大量的被观察确认的现象。没有对现象的观察，理论不经过事实的检验，建立起来的只可能是玄学。大多数的科学争论都是力图证实或证伪某个假说。而我们的哲人则力图制造无法检验的理论，来保证自己永远正确。《六祖坛经》上记载了惠能对他学生的一段教导：

 

 

我们当然可以将其解释为辩证法，理解为从两方面看问题，称其抓住了“最基本的问题”——对立统一规律，但由此却发育不出光学来。别忘了，《六祖坛经》是佛学在中华大地上产生的唯一的一部“经”——真理的源泉。

 

杜乐天之所以吸引笔者，就在于他既大量掌握现象，又不满足于现象的堆积；既通过宏观的思辨提出综合性的假说，又用分布于不同领域的、大量的事实来验证它。坦率地说，笔者读到的某些验证还是初步的、粗糙的，但对这样一个涉及范围宽广的假设，精确而严谨地验证每一个案例，似非杜乐天一人能力所及。愿假以时日，在更多人的共同努力下，进行更深入、可靠的验证，无论其结果是证实、证伪，还是修正，都是认识上的进步。

 

对于科学的突破，思维方式固然重要，但在笔者看来更重要的是研究方向的选择。

 

在“与国际接轨”的大氛围下，我们似乎失去了自主的价值判断准则。

 

拍电影的以奥斯卡奖为价值标准，而奥斯卡奖给了一位宣扬同性恋的华人导演，顶着这个光环，该导演将一部为汉奸张目、诋毁抗日志士的电影推进了国内。试想，任何一个国内导演拍同样的电影，广电总局能批准发行吗？

 

写小说的以诺贝尔文学奖为价值标准，诺贝尔文学奖给了高行健，高以“政治难民”的身份加入法国籍，据称颁奖是为了“表彰他作品中对个人奋斗的描述”。华人作家中，大师比比皆是，但评奖者法眼关注的，与其说是文学，不如说是叛国者。所以台独分子陈水扁赞扬高行健是“华人之光”。

 

至于搞政治的就更不用说了，诺贝尔和平奖给了农奴主流亡政府的头面人物达赖。

 

就在这样的背景下，我们的科学界却汲汲于诺贝尔奖。这不能不让人思考，我们为什么需要科学，谁在养活我们的科学界，科学界到底应该解决什么问题？答案应该是不言而喻的，我们有限的科研资源首先应集中在事关中华民族生存发展的难题上，而不是西方社会关注的问题上，而诺贝尔奖的主导者正是西方社会。

 

当年的苏联和现在的俄罗斯，在地幔流体和地球排气研究上成绩斐然。然而几乎被英语一统天下的国内科学界对此知之甚少，以至于杜乐天专门写了一篇文章来介绍他们的工作（《地球排气作用的重大意义及研究进展》《地质论评》第51卷第2期2005年3月）。杜乐天对国内学界现状的评价是：“清一色的西方思维和运作模式。”可见所谓“与国际接轨”视野之狭隘。对这种唯西方马首是瞻的心态和习惯，是否应该反思？我们是否应该记住当年青年黑格尔派代表人物马·斯蒂纳在《唯一者及所有物》中的告诫：

 

“伟人之所以伟大，是因为我们都跪着，让我们都站起来吧。”

 

而站起来的前提，是拥有自己独立的价值判断准则。无论能源问题、矿产资源问题还是自然灾害问题，对中国都是国运攸关的问题，杜乐天的工作正是瞄准这个方向。这个方向上的每一个进步，都有助于我们在这国运攸关的问题上，从必然王国走向自由王国。在笔者看来，这种研究的价值远超过十个诺贝尔奖！

 

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