编者按：秦四清，中科院地质与地球物理研究所研究员。长期从事工程地质学与岩土工程学研究，在深基坑支护工程优化设计、非线性岩土力学等方面，取得了丰硕成果。

2009以来，从“锁固段主控锁固型斜坡稳定性和构造地震产生”这一新的视角出发，提出了多锁固段脆性破裂理论，揭示了锁固型滑坡和地震的成因机制，并给出了系统的物理预测方法。2017年提出的雄安新区抗震设防烈度参数调整建议，已被《河北雄安新区规划纲要（2018-2035）》采纳。2019年提交的科学问题“大地震机制及其物理预测方法”，入选中国科协2019年度发布的20个前沿科学问题和工程技术难题之一。

近日，中国科学院地质与地球物理研究所秦四清研究员应北京科技大学“自然科学爱好者协会”邀请，为数百名师生做了题为“以科学精神攻坚克难——以我团队的地震预测研究为例”的演讲。

一、原创研究带来无数的乐趣

秦四清老师以“我为什么貌似年轻”开讲，说到：“我已是近60岁的人啦，但从外貌上看不像，原因是原创科研让我沉浸在科学发现的喜悦中，长期保持愉悦的心态自然不显老。各位要想永葆青春，就从事原创科研吧。”使得讲座变得生动有趣。

在谈到“科研人员的使命”时，秦四清老师强调：有志科研人员要做顶天立地的科研，即建立原创科学理论，攻克卡脖子技术。然而，做原创科研难度极大，因为探索在“无人区”，无现成范式可参考；攻坚在“最高峰”，一切都要白手起家。鉴于此，需要科研人员有“十年磨一剑”的毅力，还要甘于清贫，忍得住别人的冷嘲热讽。

2009年以前，因做跟风式科研，善于发文章争横向项目，秦四清老师是一个开宝马、住豪宅、享美食的“土豪”。而在2009年以后，为让自己静心做原创研究，秦四清老师基本不再承接横向项目，由此成为了“贫农”，还常遭受别人谩骂和攻击。

二、突发灵感，找到滑坡演化的关键

自然万物的演化非常复杂，要从错综复杂的现象中找到本质规律，要走化繁为简的道路。牛顿曾说过：“把复杂的事情简单化，可以发现新定律。”秦四清老师团队的研究表明，此言不虚。

2009年，因申请杰青失利，在和朋友去散心的途中，秦四清老师在郁闷中突发灵感，突然明白了锁固段是主控一类滑坡演化的关键阻滑地质结构（图1），认识到锁固型滑坡存在两种解锁启滑机制，提出了这两种机制的临界位移判据，发现位移比为常数，使该类滑坡的预测成为可能。这样就把复杂的滑坡问题转化到了简单的锁固段问题。

图1 锁固型斜坡示意图

三、触类旁通，找到预测地震的关键

对锁固型滑坡的研究取得初步成功后，秦四清老师从滑坡联想到了地震。诸多地震学家认为地下的情况无法探明，因此地震预测是不可能的。然而，秦四清老师因好奇心驱动毅然开始了10多年的艰苦探索，结果上了“贼船”没有下来，因为地震“好玩”。好奇心，是人们认识世界的起点，是探求新知的内在渴望，更是基础研究的原始冲动和活力所在。接下来，秦四清老师简要介绍了他们团队关于地震机理与物理预测的研究。

锁固段是构造块体内可承受应力集中且具有高承载力的地质结构（图2），常赋存于断层中或由断层围限而成；其主控构造地震产生，即不同规模的脆性破裂产生不同量级的地震。大尺度、扁平状的锁固段承受极其缓慢的剪切加载且处于高温高压环境，导致其具有强非均匀性和低脆性，应呈现特定的断裂前兆和破裂演化规律。

图2 板内构造块体、地震区与锁固段示意图

（1）岩桥；（2）断层中的坚固体；（3）凹凸体；（4）断层所围限的块体

四、普适理论往往伴随着普适常数

    采用重整化群理论和损伤理论相结合的研究方法，秦四清老师发现每个锁固段峰值强度点与体积膨胀点处的应变比，有着依赖于锁固段个数的指数律关系，且指数函数的底数为常数1.48。该常数的存在，避免了测定锁固段几何与力学参数的困难，使得对标志性地震（在峰值强度点和体积膨胀点处发生的地震）的预测成为可能。秦四清老师团队对全球62个地震区案例的分析表明，该指数律具有普适性，能很好地描述板内和板间地震区浅源、中源和深源标志性地震的演化。

五、大道至简

在进行原创研究的过程中，秦四清老师强调：（1）只有科学理论的公理化才能保证科学理论的普适性；（2）科研的归宿是从百花齐放百家争鸣走向“一统江湖”；（3）理论必须得到实证才能令人信服。

那么，该如何建立科学理论呢？秦四清老师的答案是：（1）提炼问题要抓本质，因为“万变不离其宗”；（2）思考问题要缜密，因为“全部科学只不过是思维的精致化”；（3）分析问题要透过现象看本质；（4）解决问题要走“大道至简”的路径。

如何判断科学理论的正确性呢？关于此，秦四清老师总结了四点：（1）逻辑自洽，即保证逻辑链严密性、闭环性；（2）得到实证，要保证证据的无偏性、强壮性；（3）普适性；（4）简单性。

在谈到“科学发现的前提”时，秦四清老师指出：（1）需要丰富的多学科知识积累，如解决地震预测问题，需掌握地学、力学、物理学与非线性科学知识；（2）需要逆向思维；（3）需要灵感；（4）需要较高的科学素养，以少走弯路；（5）需要耐得住寂寞，坐得住冷板凳。

结合地震预测研究，秦四清老师理解的科学精神是：（1）实事求是是科学精神的核心——逻辑严密性与实证强壮性；（2）求真务实是科学精神的灵魂——格物致知，知其然还要知其所以然；（3）开拓创新是科学精神的关键——独辟蹊径探索，科学探索永无止境；（4）质疑与包容是科学精神的属性——理性质疑，去其糟泊、取其精华。

有志科研人员应追求什么呢？秦四清老师认为：（1）以夺冠为目标，因为“自然科学研究是竞争性的,在科学研究中只有第一名,没有第二名”；（2）善于瞄准且从事第一流的工作——“做别人从没有做过的工作，或力争将现有的定论推翻”；（3）追求“研质”而非“颜值”。

六、结语

最后，秦四清老师谈到：真正的科学家，应当有情怀、有担当、有理想、有激情，以为人类认识世界的知识库增添有重要价值的贡献为目标，以造福人类为宗旨。

演讲结束后，围绕“科学精神与科研追求”话题，师生们踊跃提问，秦四清老师一一做了简短的解答。

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