地震的扭波理论---李泰来

http://web.wenxuecity.com/BBSView.php?SubID=kxtw&MsgID=11389 扭波不能通过流体和柔性物体，可以采用柔性材料如橡胶作为建筑体的“轮胎”，阻止扭波进入建筑体，从而达到防震文 | 张庆洲玉树碎了。人们把泪水和金钱洒向玉树。三次令人心碎的地震，唐山、汶川和玉树，我的采访也进行了三次---追踪非主流科学家李泰来。玉树地震之前，李泰来跟我说：海城地震后，唐山人活得好好的，唐山地震带走了数以万计的生命；唐山地震之后，汶川人活得好好的，汶川地震又带走了数以万计的生命。汶川地震之后呢？下一个大地震还会带走多少生命？我们活在两次地震之间啊！玉树地震之后，我再次采访了李泰来。他依然在研究地震波，把电视台播放的玉树地震实况全部录制下来，翻拍成照片。汶川地震的时候他就是这么干的---从5月13日开始，他把数码相机对准了电视屏幕，拍了12个昼夜，困了就眯一会儿。“玉树地震以后，我睡不着觉。”80岁的李泰来声音颤抖，“唐山人不能白死，汶川人不能白死，玉树人不能白死，我们总得做点什么了！”他说，中国是多地震的国家，地震预报还不尽如人意，建筑物就显得格外重要。为什么格外重视建筑？我们现在的建筑物有什么问题？一切来源于他发现的“扭波理论”。扭波是真正的破坏元凶张庆洲（以下简称张）：玉树、汶川和唐山，三次地震破坏有什么区别？李泰来（以下简称李）：被破坏的建筑物，三地几乎一模一样。地震不仅仅是两种波---纵波和横波，扭波是真正的破坏元凶。我的扭波理论再次得到了百分百的印证。从现象学的角度看，烟囱是旋扭的，房柱是旋扭的……完全模拟了扭仪试验。张：我们都知道地震波只有两种---纵波和横波，你却提出扭波理论，能用形象的语言解释一下吗？李：纵波、横波和扭波，三种波同时生于同地，是一母所生的同卵三胞胎。由于传播速度不同，在传播过程中逐渐拉开了距离，从而形成了三个单独波列。在一次地震中，纵波首先到达地面，间隔一段时间横波到达，最后是扭波。张：哪种波对物体的破坏最严重？李：是扭波。扭波强度最大，持续时间最长，破坏力最大。张：你简单通俗地讲一下，扭波如何破坏建筑？李：在当代，根据横波理论设计，一旦地震来临，建筑物照样倒塌。比如阪神地震中的高架公路，钢筋水泥连成一体，日本人认为是最抗震的设计，可是全部倒塌了。美国有个纪录片叫《地牛翻身》，解说词说：“高架公路的倒塌，使全世界的工程师感到恐慌，不知怎的，这种道路竟然还是不堪一击。”按照扭波理论，就很容易理解为什么高架公路首先遭到破坏。扭波是扭动破坏的，合成一个很大的扭力矩，扭力矩的大小与它的长度成正比，长长的高架公路会产生极大的扭力矩。所以说，高架公路边的房子可能不被破坏，但高架公路首先被破坏。唐山启新水泥厂5个水泥仓连在一起，是钢筋水泥浇注的。这个庞大建筑物够结实吧，地震一来，水泥仓全部趴架。按照纵波、横波来讲，钢筋水泥浇注的根本不应该坏，可它不但坏了，还彻底趴架了。5个水泥仓连在一起，合成了一个巨大的扭力矩，把56根0.5米见方的水泥支柱从柱顶全部扭断。张：你的理论如何应用于现实，也就是建筑物如何才能抗震，你能举一个实例吗？李：抗扭啊！我就叫5个水泥仓跟地基不连接。这个办法是老祖宗发明的---石柱础。石柱础活端可以消扭。中国的宫殿、庙宇、木塔和穿斗木结构民房，其竖柱、横梁、榫结连成一个整体，平放在石柱础上，具有非凡的抗震能力。张：我们的祖先未必意识到了扭波。李：但他们知道石柱础的作用，几乎所有的宫殿、庙宇都是这样设计的。你看溧阳民房的图片，大都是穿斗木结构，平置于石柱础上，墙体只起围护作用。地震后前沿墙坍塌，但房架仍然完好。当代建筑没有石柱础，有的为了好看搞个假石柱础，钢筋水泥立柱与地基连接一体。看着牢固，大地震一来先从根部切断。北京故宫和南京明故宫是明朝建筑，全都是石柱础。石柱础本身不绝对抗震，还要遵循三个基本原则和八项措施。譬如说，房架必须榫结牢固等。张：你谈谈三个基本原则和八项措施如何？李：防扭抗震的三个基本原则：一是阻止扭波进入；二是消耗扭波；三是增强抗扭能力。八项措施是：截波、加箍、结牢、加筋、地下、空端、底小、轻质。张：能不能讲一讲每一项措施具体怎么做？李：比如“截波”，扭波只能由固体传播，而不能通过液体和气体，若将房屋建在轮胎或气垫上，或增加橡胶的应用，可以减免地震破坏。国外也有类似的实验。又如“加箍”，扭波可使烟囱、房屋四面开花铅直坠落，加箍可防止物体沿竖直薄弱带裂开四面开花。再如“结牢”，物体加箍后，虽然不再四面开花，但会分层水平旋扭，如果再将它的上下各层相互结牢，则可以防止物体沿水平薄弱带裂开平移脱落。其他各项都有具体阐释，比较复杂。而且各项之间需要根据不同的情况相互配合使用。地震实况跟书上说的不一样唐山大地震后，李泰来向弟弟借了个照相机，骑着自行车在地震废墟间穿梭。三伏天刚过，炽烈的白光照耀着小山一样连绵不断的废墟。他越调查越觉得地震实况跟书上说的不一样。李泰来从唐山返回南京，运用地质力学的分析方法，逐步发现了地震有纵波、横波和扭波。扭波产生扭动，扭动产生地震破坏。这种破坏不在物体外部，而在物体内部。比如说楼房，扭波在楼房内部扭动，将其扭酥扭散，继而“趴架”---四面开花垂直下落。张：你在唐山大地震中发现了什么？李：唐山地震之后，我上火车站天桥一看，在地震烈度为10到11度的地区内，房倒屋塌，电线杆却直立如初。跟《地震烈度表》画的不一样。当时的《地震烈度表》，电线杆的倾斜角度是划分烈度的重要标志：电线杆在地震烈度6度时开始倾斜，倾角随着烈度的增加而增大，至11到12度时完全倾倒。我对唐山震害进行了大范围实地考察，结合江苏溧阳、辽宁海城、云南龙陵地震的破坏资料，总结出与横波不同的地震破坏的十个基本规律，搞清了地震破坏机制，通过应力分析发现了扭波。1978年11月，中国地质学会在北京召开“第二届全国构造地质大会”，李泰来把他的论文《地动---岩石循环论》寄到了大会组委会。论文署名---南京橡胶二厂电工李泰来。他的论文与橡胶有关，首次提出了“扭波不能通过流体和柔性物体，可以采用柔性材料如橡胶作为建筑体的‘轮胎’，阻止扭波进入建筑体，从而达到防震”的理论。李泰来的扭波理论令组委会陷入思考：全世界都知道地震波由纵波和横波组成，怎么就出来了第三种波---扭波，会有第三种波存在吗？有一位专家对李泰来的论文这样评价：科学的春天看来真是来到了，连橡胶二厂的工人也搞起地质研究来啦。此人的轮胎理论，是不是在推销自己的橡胶产品哪，哈哈……中国地质学会构造分会的一位理事说：李泰来是我的大学同学，他现在在橡胶厂，那是历史的错误……他身处逆境，依然痴情于科学事业，我们应该为他骄傲！李泰来出生于唐山，1953年从长春地质学院毕业，1955年调往南京地质学校，1958年被打为“右派”。1962年恢复人身自由后扫过马路，纳过鞋底。1966年成为南京橡胶二厂的一名电工。在最艰难的时候，他也没有放弃研究地质学。1978年政策落实后他成为东南大学副教授，后又被评为教授。就在被专家讥笑的两年后，也就是1980年，《参考消息》报道：美国和印度尼西亚合作进行了采用橡胶铺放在建筑物下以防震抗震的实验。目前的实验不是模拟地震破坏，是人为破坏扭波理论沉寂了将近30年。理论只是理论，没有科学实验不行，无法令人信服。但是，“唐山人不能白死”，从中年到老年，李泰来的这个念头也没死。唐山地震30周年之际，“李氏地震扭波破坏模拟实验仪”诞生了。2006年，在“唐山地震30周年抗震减灾学术研讨会”上，李泰来向100多位与会者演示了扭仪。会议室一片寂静。李泰来的开场白有点悲壮：我今年77岁，是教构造地质的老师，退休多年，算业余地震工作者吧。我和两个弟弟一道研制了“李氏地震扭波破坏模拟实验仪”，在扭仪上可以把地震扭波的产生、传播和破坏全部展现出来，让大家都能亲眼看到地震破坏的全过程，知道应该如何设防地震……唐山宾馆容纳了这么多中国科技界的精英：院士、研究员、副研究员，院长、所长……他们渐渐明了，扭波理论不容小觑，无论是谬误还是真理。演示结束后是提问时间，人们纷纷涌上主席台。主流科学家们盯着“扭仪”看了又看，仪器虽然仅有半张写字台大小，四五指厚，但功能却是世界一流的。它的特点在于：扭波强度（地震震级）不但可以事先调节，在实验过程中还可以随时进行调控；一例扭波实验可一次完成，也可分段进行，便于定格观察各个阶段的破坏现象。李泰来的报告很成功，很多主流科学家对他表示支持。但是会后，他提交大会的论文依然如泥牛入海。在我们现行的专家决策制下，一名非主流科学家提出的理论很难逾越这道门槛---主流科学家有主流科学家的难处。扭波可以沉睡，但绝不会死亡。2008年10月13日，第十四届世界地震工程大会在北京召开。这是地震工程领域最有影响力的学术性会议。李泰来向大会提交了论文《扭波扭仪模拟预测地震破坏》及附件光盘。张：参加这次重要会议，你最大的收获是什么？李：世界关于地震破坏研究的成果一览无遗。科学家们已经发现，传统的纵波和横波理论无法解释发生的地震破坏实况。他们进行的依然是摇床式科学实验，无论是二维的、三维的……都无法产生扭波。2006年1月，日本在三木市做了世界上最大的三维地震破坏模拟实验，六层实验用大楼水平摇晃，两个立柱断裂，桌子跳动，也不旋扭，与地震破坏实况不相符。中央电视台播出了好几次。他们模拟的不是地震破坏，而是用机械力把物体摇断。不论是一维二维三维的，不论是机械式的电磁式的液压式的……都是外部力量使实验平台连同待测物体一起定向摇晃，制造刹车效应，由于惯性产生瞬间反向运动将物体撕裂、切断、颠覆。从本质上讲，这不是模拟地震破坏，是人为破坏，与地震破坏无关。摇床式与我的扭仪是两个完全不同的概念。张：与会国代表反映如何？李：日本科学家看过扭仪演示，马上和我们交流情况，先后找我谈了两次。有意思的是，正是中央台播放6层大楼破坏实验的那个日本厂家。第二天，还邀请我把扭仪放到他们展台上去。我没去。我觉得科学没有国界，但科学家是有国界的。我有幸观摩了扭仪模拟地震破坏的科学实验。扭仪指示灯亮了，声光警报器红灯闪亮，在刺耳的警报声中地震骤然来临！继而实验平台发生振动，扭波进入待测物体。楼房在坍塌，钢轨在扭曲，烟囱在缓缓地扭裂……我看到了40个模拟实验。其中有4个是模拟扭波的产生、传播和破坏原理的，有28个是模拟地震破坏十个基本规律的，有8个是模拟验证防扭抗震八项措施的。40个模拟实验仅用了12分53秒，几乎涵盖了所有的地震破坏现象。“扭波理论”是真理，还是谬论？不管怎样，这位80高龄的倔强老人都令人难忘。■（张庆洲：唐山人，作家，《唐山警示录》一书以及报告文学《青龙抗震奇迹考》作者）