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再谈自组织临界性:从沙堆模型到岩石破裂失稳模型

已有 5152 次阅读 2017-11-23 23:24 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| Model, SOC, 自组织临界性, Sandpile

俺以前写过三篇博文谈自组织临界性(SOC),现在看来,谈的深度不够,因此有必要旧话重提,再总结性的扯扯淡。

岩石介质的非均匀性、力学行为的非线性与自组织临界性

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-841776.html

自组织临界性(SOC):从沙堆模型到固体介质模型

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-655465.html

自组织临界性误导了地震科技工作者多少年?

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-456465.html

“沙堆模型”试验表明,沙堆达到某种临界状态后,一颗沙子的落下可能会引发沙堆结构发生“连锁反应式”(自组织)的突变,即沙崩

从这个试验,能得到以下启示:

1、沙堆模型存在两个临界点,第一个临界点是自组织行为的开始点(连锁反应或多米诺效应开始);第二个临界点是当自组织行为演化到一定程度后,出现失稳(沙崩)。

2、两个临界点之间的历时短暂,可视为瞬态行为。

如果把上述沙堆模型”比喻成大地震孕育模型,可以认为任何小地震(一颗沙子落下)都有可能级联式地发展成一个大地震(沙崩)。若确实如此,那么从理论层面上看,确实无法预测大地震。

对于岩石(单锁固段)破裂失稳,或者说对大地震孕育过程而言,与“沙堆模型”有无异同点呢?

相同点:

也存在两个临界点,当岩石(单锁固段)被加载至体积膨胀点时,即使停止加载,破裂仍会自发地进行,即体积膨胀点是自组织行为出现的开始点(第一临界点);当自组织行为演化到一定程度到达峰值强度点时,出现失稳(发生宏观破裂,第二临界点)。

不同点:

1、对天然锁固段而言,若第二临界点对应的是大地震(如7.5),第一临界点对应的也是大地震(不小于7.0级),中间会发生诸多大大小小的预震(不超过6.8级)。换句话说,通过锁固段的损伤累积过程,大地震可以导致大地震,但小地震绝无可能直接导致大地震,这会违背人们公认的能量守恒原理。

2、两个临界点之间的历时,通常为数十年、数百年或更长,不是一个瞬态过程。

所以说,搞科研嘛,需要有超凡的想象力,但不能“张冠李戴”,不能把结构不同、力学行为不同的介质放到一起“类比”,若如此,就会误导吃瓜群众,既害人又害己呀。

Geller等人【1】在《Science》杂志上发表了一篇题为《Earthquakes Cannot Be Predicted》的文章,他们从自组织临界性的概念出发,认为小地震可级联式地发展成大地震,从而得出地震(大震)不能被预测的结论,这在地震学界引起了轩然大波,导致许多学者对地(强)震预测悲观失望,甚至放弃了地震预测研究。由上述分析可推知:(1)研究包括地震预测在内的诸多科学难题,必须从机制出发才能得出正确结论,除此别无他途2Geller等人是学界的“东郭先生”,吃点脑白金或许还有救;(3Geller等人的文章违反了能量守恒原理,属于伪科学的范畴。俺看过多篇Science》杂志刊登的地震方面的文章,科学的少之又少,胡扯的居多。看的越多,被忽悠的越深,那么,以后同学们看什么呀?不看广告,看疗效。

参考

1RobertJ. Geller, David D. Jackson, Yan Y. Kagan,Francesco Mulargia. EarthquakesCannot Be Predicted.Science ,1997,Vol. 275.1616.



http://wap.sciencenet.cn/blog-575926-1086557.html

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2 杨正瓴 张志镇

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