地震与风雨、雷电一样，是一种极为普遍的自然现象。强烈地震会直接或间接造成破坏，成为灾害。地震的能量之大，破坏力之强是任何其他形式的灾害所无法比拟的。1906年厄瓜多尔西海中的8.9级地震，其释放的能量相当于约10万颗普通原子弹或者100颗大氢弹的威力。1976年发生的7.8级中国唐山大地震导致24.28万人在地震中丧生，16.4万人重伤[1]。全世界每年都会发生10～20次7级以上的大地震。巨大的地震夺走了无数人的生命，顷刻之间大量的财富随之毁灭。在众多的自然灾害中，特别是在人员伤亡方面，地震造成的死亡人数占各类自然灾害造成的死亡总人数的一半以上，地震灾害堪称群灾之首，因此自19世纪70年代后期现代地震学创立以来的100多年里，地震预测一直是地震学研究的主要问题之一，许多地震学家莫不苦思预测地震、预防地震与减轻地震灾害的方法。特别是自20世纪50年代中期以来，作为一个具有现实意义的科学问题，地震预测一直是世界各国政府和地震学家深切关注的焦点[2]。
地震的预测、预报问题究竟难在哪里？为什么那么难？归纳起来，其困难有如下三点：① 地球内部的“不可入性”导致人们不可能以高精度测量断层及其邻区的状态；② 大地震的“非频发性”导致人们无法精确推断和掌握大地震的发生规律；③ 地球物理过程的复杂性导致人们至今对于其中的物理定律仍然几乎一无所知[2]。正因为如此，1997年3月19日的《科技日报》甚至根据Science 第275卷Geller等的文章，刊出了题为“几位科学家联合撰文断言地震根本不可能预报”的报道。Geller等的观点是“处于自组织临界状态的大地，任何一次小地震都有可能灾变为一次大地震，而小地震发展成为大地震不仅决定于其断层附近，而且决定于其整个（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，所以地震根本不可能预报[3]。与Geller等持类似观点的一些专家也认为：“地震系统与其他许多系统一样，都属于具有自组织临界性（Self-organized criticality，SOC）的系统，即在无临界长度标度的临界状态边缘涨落的系统。在具有自组织临界性的系统中，任何一个小事件都有可能以一定的概率级联式地演化成大事件。级联是否发生与整个系统内的所有细节有关，而不仅仅取决于大事件及其邻近区域的细节；整个系统内的所有细节，虽然从理论上说是可以测量的，但是因为需要测量的细节的数量是如此之多，以至于实际上是不可能一一准确测量的，并且人们迄今仍然不了解其中的物理定律。因此，从本质上说，具有自组织临界性的现象是不可预测的”[2]。
显然，如能同时准确地预测未来大地震发生的地点、时间和强度（即所谓地震预报三要素），就可以拯救数以万计生活在地震危险区人们的生命；如果能预先采取适当的防范措施，就有可能最大限度地减轻地震对建筑物等设施的破坏，从而减轻经济损失，保障社会的稳定，促进社会的和谐发展。遗憾的是，迄今为止虽然世界各国的地震学家通过长期不懈的努力，在地震预测、特别是中长期预测方面取得了某些有意义的进展（如：“板块大地构造学说”的确立、“地震带”及“特征地震”概念的提出、“地震空区”的确认等，对地震物理学与地震预测有着重要意义。在环太平洋地震带，几乎所有的地震都发生在利用“地震空区”方法预先确定的空区内，就是很好的证明），但是地震预测是极具挑战性且尚待解决的世界性科学难题，目前总体水平仍然不高，特别是在短期与临震预测的水平方面，与社会需求还相距甚远。例如，著名的日本东海大地震和美国的帕克菲尔德地震的预报实践表明，即使对于这种看起来很有规律的历史地震序列，准确地预报也是很困难的[2]。面对这样严峻的现实，产生“地震系统属于自组织临界性系统，而具有自组织临界性的现象是不可预测的”不可知论，也就不足为怪了。笔者在<科学网>上所发的博文“对‘地震系统属于具有自组织临界性的系统，因而地震是不可预测的’观点之我见”中，已对上述论点表述了一些笔者的浅见，在此就不再重复。
笔者认同“地震的孕育和发生从本质上说是一个力学问题”的观点，因为地震的孕育和发生，是地球构造运动导致地壳介质受力、变形、从而累积和释放能量的过程，当累积的能量达到或超过临界值时，因释放能量而导致的地震也就发生了。因此，本文认为应将基于力学中的能量原理研究地震的孕育和发生过程。
在文献[4]中，笔者根据“引发地震的地球岩石壳的大破裂产生机制有两种基本类型：一种是沿着老断裂锁住段的重新滑动，另一种是形成一定规模的新断裂”[5]的观点，分别建立了能对上述两种基本类型破裂所引发的地震进行研究的基于最小耗能原理的整体破坏准则和基于最小耗能原理的复合型断层扩展准则。上述两准则与相应情况下的、能够描述地球构造运动的非线性的运动方程、物理方程及几何方程一起，构成了相应情况下的真正能完备地描述地球构造运动的动力学方程组。并进而讨论了上述两个准则在地震预测、预报中的应用，并且指出，基于最小耗能原理的整体破坏准则比较适用于研究因老断层锁住段再破裂引发的地震；基于最小耗能原理的复合型断层扩展准则比较适用于研究从断层终点开始的、沿某方向产生的延伸性新断裂引发的地震。同时，介绍应用上述两准则预测、预报地震三要素的基本思路、步骤和方法及应用举例。
文献[6]~[8]是在北京大学王仁院士主导下，按认为“地震的孕育和发生从本质上说是一个力学问题”的观点写出的三篇论文。其中文献[8]提到的：“本文所采取的模型没包括时间因素”、“本文只考虑地震发生在原有断层内，而没有考虑断层带向两端延伸产生新断裂的情况，也即没有应用断裂力学来描述震源机制”两个问题，而文献[4]则已通过建立起时间相依的整体破坏准则和根据断裂力学理论建立的复合型断层扩展准则（包括引入“蠕变断裂广义力强度因子”而将其推广应用于黏弹体，因而可以考虑因黏弹性而导致的时间因素）予以解决。因此可以认为，文献[4]是前人工作的继续。显然，像地震预测、预报这样的世界性科学难题，只有通过这种“接力”式的不断努力，才有可能攻克。
参考文献
[1] 谢礼立, 张景发编著. 颤抖的地球——地震科学. 北京：清华大学出版社, 2005
[2] 陈运泰. 地震预测——进展、困难与前景. 地震地磁观测与研究, 2007, 28(2): 1～24
[3] 许绍燮. 地震预报发展战略在于创新. 国际地震动态, 2005, 5: 30～33
[4] 周筑宝, 唐松花. 基于最小耗能原理的地震预测、预报理论. 北京：科学出版社, 2015
[5] 梅世蓉. 地震前兆的地区性/ /梅世蓉地震科学研究论文选集. 北京: 地震出版社, 1993
[6] 王仁, 何国琦, 殷有泉, 等. 华北地区地震迁移规律的数学模拟. 地震学报, 1980, 2(1) : 32～42。
[7] 王仁, 黄杰藩, 孙荀英, 等. 华北地震构造应力场的模拟. 中国科学B辑, 1982, (4): 337～344
[8] 王仁, 孙荀英, 蔡永恩. 华北地区近700年地震序列的数学模拟. 中国科学B辑, 1982, (8): 745～753
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