下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
全世界几乎每时每刻都有地震发生。在我生活并作为地震学家工作的加州南部，地震台网的内部设置了一台报警器，如果连续12小时没有记录到地震，报警器就会响起——因为这意味着记录系统肯定出了故障。自该台网在20世纪90年代启用以来，加州南部还从未出现过连续12小时没有地震的情况。
最常见的是轻微的地震。比如2级地震，只有在非常接近震中的地方才有震感。每一分钟，地球上都有一场 2 级地震发生。5 级地震比较强烈，已经可以把架子上的物品震落，并破坏某些建筑物了。在大多数日子里，地球上都会发生一两场 5 级地震。7 级地震可以摧毁一座城市，平均一个多月就来一场，不过人类很幸运，它们大多发生在水下，即便在陆地上发生的那些也往往远离人群。
然而在过去的300多年里，这些大大小小的地震从来没有在圣安德烈斯断层的最南段发生过，连最轻微的也没有。
这种情况是会变的。圣安德烈斯南部在那之前曾发生过大型地震。板块构造并未突然停止，它至今仍在推着洛杉矶往旧金山的方向移动，速度和你指甲的生长速度相同——每年近 2英寸（约 5厘米）。虽然这两座城市位于同一个州、同一片大陆，但它们处在两个不同的构造板块上。洛杉矶位于太平洋板块，那是全世界最大的构造板块，它从加州伸展到日本，从阿拉斯加的阿留申岛弧伸展到新西兰。旧金山位于北美板块，它向东延展至大西洋中脊和冰岛。这两个板块的边界就是圣安德烈斯断层了。沿着这条断层，两个板块缓缓与对方擦身而过。它们的运动势不可挡，就像我们无法使太阳不再发光。
有一件事说来吊诡：圣安德烈斯断层 只会 制造大型地震，原因却是它属于地震学家所谓的“软弱断层”（weak fault）。过去千百万年来，它已经被地震打磨得十分光滑，再没有粗糙不平的棱角来阻止破裂继续滑动了。
想要明白其中的机制，你可以想象自己在一个已经铺满地毯的房间里又放了一块小地毯。放好之后，你改变主意，决定把它朝着壁炉再挪1 英尺（约 0.3米）。如果这块小地毯是直接放在硬木地板上的，那么挪动起来就比较容易：直接抓住它的一边拖过去就是了。但现在它的下面已经有了一块地毯，大地毯和小地毯之间的摩擦使它无法轻易被挪动。这时你怎么办？你可以走到小地毯远离壁炉的那一边，把它提起来朝壁炉的方向挪动1英尺，然后放下。这时小地毯上就形成了一处隆起，你可以把这处隆起推向壁炉，直到整块小地毯都离壁炉近了1英尺。
在一场地震中，地震学家看见的不是一处隆起，而是一个“破裂前沿”（rupture front）。在圣安德烈斯断层这块“小地毯”上，“隆起”的移动制造了地震能量，引发了我们感受到的地震。地震时 局部的摩擦暂时降低 ，使断层能在 较低的应力 下移动。就像那块小地毯无法一下子挪动到位，一场地震也必须从表面的某一点（即震中）开始移动，并使隆起（即破裂前沿）行进一段距离。
破裂前沿的行进距离是决定地震规模的主要因素。如果它行进 1码（约 0.9米）就停止，那就是一场 1.5级地震，这太小了，没有震感。如果它沿着断层行进了1英里（约1.6千米）才停止，那就是一场5级地震，会对周围造成少许破坏。如果它的行进达到100英里（约161千米），那将是一场7.5级地震，会造成广泛的破坏。
圣安德烈斯断层已经被打磨得如此光滑，乃至当地震发生时，再没有什么能限制它的规模了。隆起会沿着断层不断前进，每经过一点便向周围辐射能量，引发一场地震，这场地震的时间可以持续1分钟或者更久，震级可以是7级甚至8级。只有当这场地震将断层震裂、制造出新的粗糙边缘之后，震级较低、破坏较小的地震才会发生。
我们至今仍在等待着这样一场强震。等待着。
圣安德烈斯断层最南段的最近一场地震发生在1680年前后。我们之所以知道这一点，是因为它使得卡维拉湖的湖岸发生了移动。卡维拉湖是一个史前湖泊，大部分面积位于今天的科切拉峡之内，1680年前后的那场地震，使得现在每年举办科切拉音乐节的平地都淹进了水里。那场地震留下了地质学印记，更早的地震也是如此，我们因此得知，这一带在公元800—1700年总共发生了6次地震。由此也可以算出，从圣安德烈斯断层的这一段发生最后一次地震至今的330年，大约是之前历次地震间隔时间的两倍。我们不知道为什么我们见证了这样漫长的一次间歇。我们只知道构造板块之间始终在缓慢而稳定地“研磨”，不断积累偏移和能量，等待下一次的释放。自从南加州的上一次地震之后，构造板块已经积累了大约26英尺（约8米）的相对运动，它们如今仍被断层上的摩擦力禁锢着，等待在一次剧烈的摇晃中释放出来。
在未来的某个日子，或许明天，或许 10年之后，多半是在本书许多读者的一生之中，这条断层上的某个点将会挣脱摩擦力的控制，开始运动起来。到那时，这条存满能量的软弱断层将再也无法强迫它静止。破裂将以每秒2英里（3.2千米/秒）的速度沿着断层行进，沿途激起的震波将会传遍大地，撼动南加州这个大都会区。如果我们走运，断层会撞上阻碍，只行进百来英里就停止。如果真是这样，那它就是一场7.5级地震。然而根据已经储存的能量推测，许多地震学家都认为它至少会行进 200英里（约322千米），达到7.8级，甚至行进350英里（约563千米），达到8.2级。
要是破裂一直伸展到加州中部，到达断层上靠近帕索罗布尔斯和圣路易斯-奥比斯波的那段，它就会牵动圣安德烈斯断层中行为与众不同的一部分。这个部分和其他部分一样，也在以指甲生长的速度积累构造偏移。但它还有一个名称叫“蠕变段”（creeping section）。在它内部存储的能量不会在一次大型地震中释放殆尽，而是会随着较小的运动渐渐渗出，有时牵动轻微的地震，有时根本不释放地震能。我们认为并且希望，这个蠕变段可以起到压力阀门的作用，使未来的地震不至于增长到8.2级以上。
2007—2008年，作为美国地质勘探局的风险排除科学顾问，我曾领导一支由300多名专家组成的队伍，开展了一个名为“振荡”（ShakeOut）的研究项目，目的是预见这样的一次地震将会造成怎样的后果。我们建立了一场地震的模型，它沿着圣安德烈斯断层最南段200英里（约322千米）处行进，从墨西哥边境一带一直到洛杉矶以北的山脉。这样一次地震是可能的，但还不是最坏的情况。
我们发现，在这场模拟地震中，洛杉矶将在强烈震动中度过 50秒（与之相比，1994年的北岭地震仅持续7秒，就造成了400亿美元损失）。洛杉矶周围的 100个城市也将经历这样“漫长的”震动。这一带的山区将发生数千场滑坡，阻断我们的公路，埋葬房屋和重要管线。
我们的模型显示，届时将有 15 万座房屋倒塌，30 万座房屋严重损坏。我们知道那些会是什么房屋。它们和其他地方的其他地震中倒塌的房屋是同样的类型。现在我们已经不允许再建那样的房屋，但还没有强制现有的房屋改建以符合抗震标准。我们或许会目睹一些高层楼房倒塌。1994 年的洛杉矶地震和 1995 年的神户地震暴露了钢结构建筑的一个建造缺陷，这个缺陷会使楼房的钢质骨架开裂。而这样的高楼至今仍矗立在洛杉矶的市中心。我们将会看见许多崭新的建筑被贴上“红标”，显示它们太过危险不能进入，必须大修或者拆除。美国的建筑法规并不要求开发商建造的房屋在大地震后 仍能使用 ，只要在地震中不死人就行了。如果这些法规得到了贯彻，那么根据最新的法规建成的房屋中，将有约10％被贴上红标。或许有1％的房屋会部分垮塌。对于一幢房屋来说，有 99％的概率不会倒塌已经非常令人安心，但是对于一个有 100 万幢房屋的城市，要接受1％的建筑将会倒塌就另当别论了。这场地震多半不会使你丧命，但它可能让你上不了班——在很长的时间里都上不了。
在我们预测的各种结果中，地震引发的火灾是极可怕的一种。地震会破坏输气管，弄坏电器，使它们落到可燃的织物上，它们会洒出危险的化学品，还有许许多多引发火灾的方式。20世纪最大的两场城市地震是1906 年的旧金山地震和 1923 年的东京（关东）地震。这两场地震都导致了大火爆燃，令城市的大部分地区烧成了白地。有些人认为现代技术已经大致解决了火灾问题，因为在 20 世纪后期加州的两场大地震，即 1989年旧金山的洛马·普雷塔地震和1994年洛杉矶的北岭地震，都没有引发毁灭性的火灾。但这个观念是错误的。不是说我们的技术没有进步，而是在地震学家眼中，洛马·普雷塔地震和北岭地震都算不上大。这两场地震的亲历者也许不同意这个说法，两座城市在地震中的破坏也无可否认。但是这些亲历者并不了解一场真正的大地震是什么概念。
地震学家所说的“大”地震（震级7.8或更高）不仅是更强烈的震动，还会波及更大的范围。在洛马·普雷塔和北岭，最强烈的震动发生在震中附近，而震中并不位于城市核心。洛马·普雷塔的震中位于圣克鲁斯山脉，北岭的最强震动发生在圣苏萨娜山。即便如此，这两场地震仍各引发了100多场明显的火灾。当时两个地区互助扑灭了大火。旧金山和洛杉矶向外发出求救信号，其他地区的消防员纷纷驰援。火情之所以没有蔓延到整座城市，是因为有整个地区消防队员的英勇努力。
但假如发生了一场我们模拟的那种地震，那么南加州的所有城市都将燃起大火。到时求救的呼声只会换来对方急切的求助。只有北加州、亚利桑那和内华达才有能力驰援。那些地方的消防队员必须跨过圣安德烈斯断层来到南加州。而那时断层已经移动了 20—30 英尺（约 6—9米），破坏了周边的所有公路。救援者可能要耗费几天工夫才能将设备运过破碎的公路。等消防队员到场时，他们会发现给消防栓供水的管道已破裂、干涸。我们的这个分析曾交给北岭和洛马·普雷塔两地的消防局长审核，我们的结论是火灾会使地震造成的经济损失和人员伤亡数翻倍。届时将会燃起 1600 场火灾，其中的 1200 场会发展成大火，需要不止一支消防队来扑救。然而南加州并没有那么多消防队。
别看这个场面糟糕，情况还可以更坏。“振荡”项目必须说明地震当时的天气，于是我设定了一个凉爽平静的日子。遗憾的是，现实中老天不会这么帮忙。如果地震的当天正刮着恶名昭彰的圣塔安娜风，就是那种吹得南加州山火势蔓延造成数十亿美元损失的恶风，那火势或许就无法阻止了。
大多数人还是能活下来的。我们估算地震中会死 1800人，需要紧急救治者达 53 000人。由于医院本身的损坏，相当数量的床位将无法服务伤员。到医院去也会变得很困难。桥梁将无法通行，倒塌的建筑把废墟洒满街道，电力中断，交通灯也不再发光。许多人将被困在屋内，救援人员无计可施。许多受灾群众只能依靠邻居救援。经济损失将超过2000亿美元。
对南加州的居民来说，他们在很长一段时间内都将无法恢复正常生活。大震之后的几个月里还会发生数万场余震，有些余震本身就有很强的破坏力。支撑城市生活的各个系统，包括电力、煤气、通信和上下水，都将失灵。整个圣安德烈斯断层沿线的交运系统全部中断，无法再输送食物、水和能量。在一个比较简单的社会里，即使失去了下水道系统，你也可以在后院里搭一个临时的屋外厕所；但是在一个人口密集的现代城市，失去下水道可能导致一场严重的公共卫生危机。城市之所以为城市，是因为它有一套套复杂的工程系统在维持生活。这样一场地震将使这些系统失效。
我们的模型中有一半的经济损失来自倒闭的商户。美容院没有了水就无法恢复营业。办公室没有了电也无法运作。互联网中断，技术工人就不能再远程办公。零售店的日子也不会好过，因为店员和顾客失去了到店里来的交通工具。停电时，加油站不能加油，也接受不了你那张连不了网的信用卡。到时候一个月洗不上一次澡，谁还愿意待在洛杉矶？更不用说在这里工作了。
到这里，我们的技术分析就到头了。我们的科学家、工程师和公共卫生专家能估计出房屋倒塌、管道破裂、四肢骨折、交通阻断的场景。但南加州的未来终究是社区的未来。我们知道南加州的物理结构将会受到怎样的破坏，而它的精神又将遭到怎样的摧残呢？
自人类诞生之日起，自然灾害就一直折磨着我们。我们在河流和断层沿线的泉水附近耕种，因为方便汲取水源；我们在火山形成的山坡上耕种，因为土壤肥沃；我们还在海岸附近耕种，因为方便捕鱼和贸易。但这些地方也将我们置于破坏性的自然力量的威胁之下。我们熟悉了那些偶尔发生的洪水、热带风暴和短暂的地震。我们学会了如何建造防洪堤，或许还有海塘。我们给房屋添加支柱。我们在经历了第10次轻微地震之后已经不那么害怕。我们开始感到自信，觉得自己可以掌握自然了。
自然危害（natural hazard）是地球的物理过程所产生的必然结果。只有当它们发生在人类的建筑内部或附近，并且后者无法抵挡这突然的变化时，自然危害才成为自然灾害（natural disaster）。2011年，一场 6.2级地震袭击了新西兰基督城，造成185人死亡和约200亿美元的经济损失。但其实这样规模的地震每两天就会在世界上的某个地方发生。新西兰的这场规模不大的地震之所以会成为灾害，是因为它正好发生在城市下方，加上那些建筑和基础设施又造得不够牢固，没能抵挡住它。自然危害是必然的，但灾害不是。
我的整个职业生涯都在研究灾害。其中大部分时间我都在研究统计地震学，努力了解地震发生的时间和方式，并试着找出其中的规律。从科学上来说，我和同行们可以证明，就人类的时间尺度而言，地震的发生是随机的。但是我们也发现，“随机”不是一个可以让公众接受的概念。我认识到对于预测的渴望其实是对于掌控的渴望，于是我将科研的重心转向了如何预测自然灾害的 影响 。我的目标是赋予人们做出更好选择的能力，以便人们提前阻止破坏的发生。
美国地质勘探局，这个负责用科学研究地质灾害的政府机构，是我一生的职业家园。我们在南加州开展过一个项目，后来这个项目扩展到了全国，我们研究洪水、滑坡、海岸侵蚀、地震、海啸、野火和火山，我们的目标是在社区和科学信息之间牵线搭桥，好让居民们更加安全，具体包括在暴风雨中预测滑坡，在生态管理中提出野火控制建议，更好地判断优先事项以降低大地震的风险。
作为科学家，我还要和同行们在地震之后向公众披露信息。我发现大众其实很渴求科学，但常常不是出于我盼望的那种理由。我认为可以利用民众的这种渴求心理停止损失。但民众在自然灾害中求助于科学家，不仅是为了减少损失，也是为了减少恐惧。每当我给地震命名、确定断层和震级时，我都会无意中发现自己正像数千年来的牧师和萨满那样安抚人心。我在将大地母亲随机而可怕的力量加以包装，使它看起来仿佛可以被控制似的。
就空间上说，自然灾害的确可以预测——它们会在什么地方发生并非随机。洪水必然在河流附近泛滥，大地震（一般来说）肯定沿着大的断层袭击，火山喷发绝对发生在有火山的地方。但它们 何时 发生，尤其是就人类的时间尺度而言何时发生，却是随机的。科学家说某个事件的发生是“长期必然、短期偶然”（random about a rate），意思是我们知道这个事件在漫长的时间中会发生几次。比如，我们对一条断层有足够的了解，知道它的沿线会以特定的频率发生地震——肯定会的。我们研究某个地区的气候，也可以做到让它的平均降水量变得可以预知。但是具体到今年是洪灾还是旱灾，这条断层上的最大地震是 4级还是 8级，那就完全是随机的了。身为人类，我们不喜欢这种感觉。随机意味着每时每刻都有风险，这着实令人忐忑。
心理学家描述了一种“归一化偏差”（normalization bias），即人类的目光无法超越自身之外，这使得我们对当下的体验或者最近的记忆成了我们定义可能事件的标准。我们认为自己要面对的不过是一些常见的小事，因为谁的记忆中都没有发生过大事，所以大事不可能发生。但如果发生了撕裂整个断层的地震、挪亚方舟级别的洪水，或者一座火山全力喷发，我们看到的就不是普通的灾害了。我们将面对的是一场劫难（catastrophe）。
在那样一场劫难中，我们会发现自己。人群中会产生英雄。我们会赞美敏捷的思考和百折不挠的生存意志。我们会见证平凡人的勇敢壮举，并为此赞扬他们。在我们的社会中，那些逆着逃跑人群冲入失火建筑的消防员享有特殊的尊崇地位。灾难电影总是把英勇的救援者作为主角，从 1974 年《大地震》（ Earthquake ）中的赫斯顿（Charlton Heston），到1997年《活火熔城》（ Volcano ）中的汤米·李·琼斯（Tommy Lee Jones），再到2015年《末日崩塌》（ San Andreas ）中的“巨石”强森（Dwayne Johnson），都是这样的英雄。这类电影里也总有一个坏人，他要么是隐瞒了预警信号的政府官员，要么是独占最后一条救生船的自私且胆小的灾民。
我们对受灾者表示同情，因为我们知道遭殃的也可能是自己。实际上，这种受灾的随机性正是我们大多数情绪反应的原因，也是它在激励我们慷慨捐献。对许多人来说，帮助受灾者相当于某种潜意识的幸运符，它能帮助自己避免和灾民同样的命运。我们向上帝祈祷，是为了自己不要承受危险。
当祈祷失效、劫难落到我们头上时，我们会无法接受这种不可逆转、令人气愤的随机性。这时我们就会寻找责备的对象。在人类的大半部历史上，大型灾害始终被看作众神不悦的表现。从《圣经》中记载的索多玛和蛾摩拉，到 1755 年的里斯本大地震，那些幸存者和旁观者都宣布遇难者是因为自己的罪孽而受到了惩罚。这使得我们产生了一个错误的想法：只要不犯下同样的罪孽，我们就会得到保护，就不必担心被晴天霹雳击中了。
现代科学或许改变了我们的许多信念，但它并没有动摇我们潜意识的冲动。哪天南加州的那场大地震最终来袭时，我知道有两件事一定会发生。首先，流言四起，人们会说科学家早知道要来这么一场地震，但他们因为不想吓到公众所以什么都没有说。这是人类拒绝随机性的典型反应，他们尝试在随机中找出规律，想以此求得心安。其次，人们会责怪他人。有人会责怪联邦应急管理署，指责他们应对不力。还有人会责怪政府，说他们不该允许劣质房屋建造起来（这些人说不定也反对过危旧房屋的强制改建）。也有人会责怪科学家没有听从某个地震预言家在那一周的预言。还有人会沿袭千百年来的传统，责怪这片土地上耽于享乐的罪人。
我们绝不会做的是接受如下事实：有时候，灾难就是会平白无故落到我们头上。
大多数城市都有可能在未来发生一次大灾害。那些支撑起日常生活的港口、沃土和河流之所以存在，就是因为发生过足以造成灾害的自然过程。未来的大型灾害和我们在不久前经历的小规模灾害将有质的不同。一场普通的灾害只会摧毁你的房屋。而一场劫难不仅会摧毁你的房屋，还会摧毁你邻居的房屋以及你们社区的大部分基础设施，连社会的功能都会崩溃失灵。我们现在就必须做出选择，如果选择正确，当那些大型灾害来临时，我们的城市就会更容易存活并且恢复。而要做出明智的选择，我们就必须思考可能的未来，并审视已知的过去。
在这本书里，我会介绍地球上最大的几场劫难，并分析我们可以从中得出哪些关于自身的认识。其中的每一场都是当地的大灾，它们改变了当地社区的本质。它们共同显示了我们如何在恐惧的驱使下应对随机的劫难——我们做了怎样的推理，又表现了怎样的信念。我们将会看到人类记忆的局限，这局限使我们无法相信百万分之一，甚至千分之一概率的事件居然会影响自己。我们将会明白一个事实，那就是前方的风险正在增长。随着我们的城市变得愈加稠密复杂，有更多人正面临着更大的危机，那危机就是丧失维持生活所必需的各个系统。
我们将会到达那样一个境地，在那里我们的所有防御将被剥得干干净净，我们将被迫考虑一种没有意义的苦难，这种苦难会把人的精神压垮。因为说到底，我们会像面对生命中的一切事物那样面对灾难——从中寻找意义。而当我们找不到责怪的对象、也无法证明那是神明的惩罚时，我们还有什么意义可以寻找呢？我们喊出的“为什么是在现在？”或“为什么轮到我们？”可能永远没有一个满意的答案。但如果能将眼光放到意义之外，我们仍会发现一个具有深刻道德内涵的问题：当劫难来临，我们该如何帮助自己和周围的人活下去，并活得更好？