本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
地震学家是否能够可靠地预测像刚刚摧毁日本并引发海啸横扫太平洋的地震的确切位置、时间和震级？如果能够做到，他们或许能够拯救许多生命。想想仅在过去十年中，有多少人死于大地震：2001年印度超过20,000人，2003年伊朗30,000人，2004年苏门答腊227,000人，2005年巴基斯坦86,000人，2008年中国87,000人，以及去年海地222,000人，据美国地质调查局称。来自日本的早期报告表明，死亡人数可能达到数万人。
地震研究的先驱是中国人，他们早在公元前780年就开始记录地震发生的时间和地点。公元2世纪，中国人发明了一种类似风向标的装置，用于探测和定位地震中心。该装置由一个精巧地悬挂在一个大型青铜瓮中的重物组成，瓮周围环绕着带有铰链下巴的龙。瓮的晃动使重物向瓮的一侧倾斜，导致该侧龙的下巴张开并释放出一个球。据说这个球会从地震发源的一侧落到瓮上。
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现代地震仪非常灵敏，能够计算出地球另一侧地震的精确位置和强度。此外，板块构造理论——由阿尔弗雷德·魏格纳在1915年首次提出，并在1960年代最终被其他科学家接受——为理解地震发生的原因提供了坚实的基础。地震往往发生在构成地球地壳的巨大、移动板块之间的边界处。
几十年前，地震学技术和理论已经发展到如此先进的程度，以至于许多研究人员确信他们可以预测地震的确切日期和位置，从而为疏散和其他救生措施提供时间。1985年，与美国地质调查局合作的科学家资助了一项实验，旨在作为地震预测的试验台。该实验的地点位于加利福尼亚州帕克菲尔德，这是一个坐落在臭名昭著的圣安地列斯断层上的小镇。自19世纪中期以来，帕克菲尔德平均每22年就会遭受一次6级或更高级别的地震袭击。
科学家们为帕克菲尔德断层配备了地震仪、应变计和其他传感器，理想情况下，这些传感器将提供即将发生的地震的预警。实验负责人声称，到1993年，发生6级或更高级别地震的可能性为95%。这一说法——以及精确预测的可能性——受到了包括《大众科学》在内的媒体的广泛关注。帕克菲尔德确实遭受了一次地震——在2004年，比最初的预测期限到期晚了11年。
其他国家，特别是中国和日本，也资助了地震预测计划，但他们也没有成功。一种预测方法侧重于通常预示大地震的微小前震。不幸的是，这种方法容易产生误报，因为绝大多数小震之后都不会发生大震。而且，并非所有大地震都以余震为先兆。中国声称，前震探测使其成功预测并在1975年疏散了7.3级地震附近的人员。但在过去的20年中，中国的项目发出了30多次误报，并且未能预测到2008年袭击四川东部的地震。
已经提出了许多其他预测方法，并在某些情况下进行了测试。这些方法涉及检测所谓的地震前兆，如地下水激增；放射性气体氡的排放；摩擦发光，或压缩岩石发出的闪光；异常的潮汐活动；低频电磁波；以及异常的动物行为。日本一项长期进行的实验涉及监测鲶鱼，据说鲶鱼对地震前的电磁活动很敏感。但这些方法都没有被证明是可靠的。
另一方面，科学和工程学帮助我们减少了地震的破坏。无论日本地震的最终死亡人数是多少，如果日本没有将其建筑物、道路、核电站和其他结构设计成能够承受剧烈摇晃，死亡人数将会高出几个数量级。去年袭击智利的巨大8.8级地震仅造成不到1,000人死亡，因为智利已加强了其基础设施以抵抗地震。海啸预警网络也通过快速向沿海地区发布警报挽救了生命。
因此，即使地震学家永远无法实现对地震的精确、短期预测，科学在保护我们免受这种古老灾难方面仍然可以做很多事情，并且已经做了很多事情。
中国张衡在公元2世纪发明的地震仪复制品。照片由维基共享资源提供。