刘绍光刘宗超(中国科学院新疆地理所)
     目前所提出的地震成因假说有多种，虽然有些假说已被公认，但也不十分令人满意。 断层成因论认为是由于地下岩层突然发生断 裂，在极短的时间内释放出大量能量，产生 地面位移和错动并辐射出地震波。傅承义① 指出，据多次观测证实，大多的地震是找不 到成因断层的，看到的断层多半是次生的， 它们是地震之“果”，不是地震之“因”。 根据断层成因说，大地震应当发生在大地构 造差异运动较强烈的地区，但实际上，大地 震往往并不发生在有明显差异运动的地方。 这说明断层虽然可以产生地震，但它不是一 个充分条件，也未必是一个必要条件。弹性 围跳假说，仅仅是一个定性的运动学描述， 其物理机制还不清楚。地中物质活动论虽然 对地震群的成因作一些探讨、它指出了地震 的又一种能量来源。针对各种地震，人们还 提出火山成因，塌陷成因，水库成因、核爆 炸激发成因等学说。
    笔者认为，对于大地震 应当从能量的观点上重新考虑，能量来源于 何处是探讨地震成因的关键所在。本文提出 新的地震机制，并据一元数理论进行推算。 地热学告诉我们，在整个地球历史时 期中，能为地球提供大量热量，并且为我们 确知的唯一热源，乃是少量长寿命放射性元 素，238U，235U9232Th和40K。岩石的放 射性产热率随深度增加而减小，因而，研究 浅源地震时，更应该考虑这种情况。 地震，是一种地球物质冲击爆炸反应，例 如，地声、地光、地电、地热和地磁等，都 是这种反应的外在表现。这种反应，是由放 藏东南和东西部、云南中部及西部一带、四 川西部、甘肃河西走廊、宁夏银川平原至六 盘山一带南北麓、太行山西麓一带，均是地 震带，介于太行、吕梁两山之间的汾河河谷 则是比较典型的地震带。从全球范围看，则 有沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的 狭窄浅震活动带和地中海、横贯亚洲地震活 动带、其震中分布，大致与山脉一致。另 外，凡地球上的大洋深海沿岸，将有一带放 射性的重金属矿物来弥补地球地面位势的突 变。事实上，我国台湾省及其附近海域和渤 海一带、广东福建沿海一带是地震带。
     从全 球范围看，有环太平洋地震活动带，全球 80％的浅源地震和90％的中深源地震，以及 几乎所有的深源地震都集中在这一带，其震 中分布处于海岭所在地，这些海岭是海底的 隆起部分，具有海底山岭的特征。⑧所有这 些都证明了该文推论的正确性。 重金属矿物的分布之所以能弥补地球表 面的位势差，是因为： M。g。=(Mn+m。)g。 式中M。》Mn，且M。兰Mn+m。， 故、g。兰g。 其中m。是填补质量、g。是由填补质量改变 过的重力加速度。正是由于这种填补作用， 才产生了重放射性金属矿物的地震带。关于 重放射性金属矿物的暴炸力学另有专著论 述 如电予、夸克等，都是一维延展体，而不是 传统物理中所假设的点状体。它们或呈环状 或呈线状，始终振动着、碰撞着，振动和碰 撞的不同形式则决定了弦的性质，诸如电荷 性和自旋性等等，亦即决定了该弦所对应的 基本粒子。早在五十年代未我国诞生的“三 旋坐标学说”，就开始探讨这类问题，现已 公布了第一批成果。三旋作为一种空间属 性，在微观领域是一种量子现象；因为，根 据现代物理学基本粒子的理论，在粒子的质 量与粒予的旋转矩之闻存在着很深刻和有 机的联系。如果假设天文宇宙是一个超重的 基本粒子衰变而形成的，这种基本粒子可以 有条件地被称为“初级强子”，那么可以在 理论上作出比较可靠的预言，宇宙应在 10000亿年内旋转一圈，但是宇宙的年龄现 在为200亿年，因为宇宙在自己的存在期问， 还仅转了五十分之一圈。英国天文学家通过 用巨型天文望远镜对宇宙的观察已证实了穆 拉江的假设。 转座子与网格结构 为了更进一步定义平凡线旋和不平凡线 旋，我们必须引进转座子概念。 在类圈体上用经线和纬线画出网格，即 把类圈体分成环段，环段上又分格，做成一 种象魔方式的魔环器，当然这种网格是可大 可小的；任取一网格或一点都能在类固体上 或随类圈体，绕过类圈体内中心圈道所构圆 面的圆心的轴旋转，或绕中心圈线旋转，我 们称这种网格和点块为转座子。 转座子是结成群体效应运动的，因此它 的网格图形的形状和摆布是有规律可循的。 一般说来，作平凡线旋的网格是方形，作不 平凡线旋的网格是棱形。现以图示细加分 析： 图一用方形、图二用棱形示意类国体的 两种转座子的网格，两图的上下方设为类圈 体的两极，左右运动为面旋，上下运动为线 旋。图一的方形既能左右运动又能上下运 动，而图二的棱形既不能上下运动也不能左 右运动，因为这种横竖运动就是尖对尖，两 斜边同时都受到压力。无法整齐运动下去， 只能作斜向运动——这种网格图形的形状和 摆布的锁定性，正是我们将作为高温物理超 导和生物超导机制分析的一个技术基础。因 为，如果转座子要是象水磨石地板现着的米 花石那样形状不一，随意摆布的图案，是根 本不能进行有序运动的。 但如果说方形的转座子图案一定作平凡 线旋运动，棱形的转座予图案一定作不平凡 线旋运动，那也不对。因为，如果方形照棱 形那样摆布─—上下左右角对角，也只能作 斜向运动；但它们是否就是不平凡线旋呢? 不一定!因为区别平凡线旋与不平凡线旋至 关重要的是环绕数，即斜向网格的连续边线 至少是要绕环圈一周的封闭线。一般地说， 方形网块的一边是平行于类圈体内中心圈线 的摆布，就只能作平凡线旋，也能单独作面 旋。棱形网块或方形是斜向摆布，是否是作 不平凡线旋，就要检查是否有环绕数；但有 一点是肯定的，它们不能单独作面旋，面旋 是同线旋结合在一起的。 现在我们来给不平凡线旋下一个定义： 如果把一组运动方向各异的转座子链首尾相 接，存在至少一个以上环绕数的封闭曲线的 旋转，就叫做不平凡线旋；反之，不存在有 环绕数，只绕类圈体内中心圈线的旋转，叫 平凡线旋。 我们研究超导的机制问题是采用避实就 虚的办法，这当然要抓住真实材料中晶格结 构最本质的特征──宏观是联系微观，靠成 千上万个原子和电子的振动、自旋、移位这 个最活跃的三旋因素，反过来表达宏观的超 导现象的。而我们的三旋转座子动态结构模 拟也有这样的特征，并且是把成千上万的原 子、电子运动节并到人能观感的既定程式来 演示；这不是一种貌合神离的协调，而是大 家都可以作试验的智力特征。
    高温超导粒子晶格 形态的数学机制 众所周知，著名的BcS微观超导理论也 还不能由最基本的原理出发去计算出给定材 料的超导电性参量；以及在寻求更高的转变 温度时，还不能预言哪些材料或者哪些晶体 结构大概是最应当加以细致考察。三旋转座 子动态模拟分析技术，是一种协调配合理 论，现暂作以下说明。 首先，高温物理超导机制的决窍就在于 说明超导材料的晶格有何意义。 根据前面对三旋转座子的最佳网格为方 形或棱形的研究，我们认为寻找高温超导体 首先应该注意层状斜方晶格一类的材料，因 为，它们接近于一种理想的宏观量子效应。 如果电流是通过这种晶面，那么和外电路接 通后，就构成了圈态，而在这段物质的电路 上就易干形成不平凡线旋。不平凡线施已结 合了面旋和线旋，这正是通过电和磁的宏观 量子现象显示出来的。其次，体旋，粗略地 讲是一种翻动，它和宏观的温度效应相连； 温度越高，翻动、碰撞越大，这不利于电予 对的贯注与配合协调。所以高温超导，从宏 观一来说，要选择不利于翻动的晶格。一角 形网格在面旋、线旋上不如四方形已被排除 在外，而正方形和其它正多边形相较，它的 趋圆性最小，所以不易于翻转。因此从三旋 的宏观数理分析来看，层状斜方晶对高温超 导是占据优势地位的。当然这并不排除其它 形状的晶格，如棱锥八面体。其次大家知 道，金属的蚀刻表面典型地显示出许多晶粒 互相堆集在一起的杂乱无章的景象，但为什 么又并不妨碍金属导电呢?这是因为金属导 电，是由金属体内自由电子定向运动的结 果；自由电子定向运动时，不时和处在晶格 上的正离子相互作用而产生碰撞，而自由电 子又要受到晶格散射作用的阻碍，从而产生 了电阻；当温度降低到临界温度以下时，电 子问的间接作用力，克服了库仑排斥力，使 动量和自旋方向相反的两个电子结成了库柏 电子对，这时物体便转变到超导态。而晶粒 是晶体生长的自然结果。每一颗晶粒都是一 个单独的、有序排列的原子组成的晶体。当金 属凝固时，在液体内部形成的许多细微的晶 体开始生长，直至每一晶体挤撞到它的邻近 晶体为止；物理的作用力与几何的填充空间 要求之间的错综复杂的相互作用，才确定了 最终的晶粒界面。这是另一起的宏观量子现 象；如果把晶粒看成一个量子类圈体，温度 降低，不但表现为体旋减弱，而且圈体的辐 振减弱。实际在低温下，金属的晶格也会变 化，例如白锡遇冷即变成粉末状的灰锡。类 圈体的体旋减剥，也减少了对自由电子运动 的阻力。当然这也并不是说四方晶格一定能 产生超导性。例如石榴石、金红石一类的宝 石，就是正方结构或四方结构的晶体，但它 们并不能导电；这是由于它们缺少了自由电 子的缘故。可是形成方品，正因为它是物理 的作用力与几何的填充空间要求之间的错综 复杂的相互作用的结果，这不能不说有着宏 观量子现象方面的调配，这是否真能给宏观 电磁效应的高温超导带来有利的结果呢?我 们来看一些确切的实验证据。 (1)中国科学院物理所在测定钡、 镧、铜氧化物和钡钇铜氧化物的晶体结构时 发现，高转变温度的超导相是四方的层状钙 钛结构，它是产生超导的主体(《科技日报》 报道)。用元素钇制备的样品，当零电阻温度 达90度K以上时，经过结构分析，确认该样 品是一种畸变的正交四角结构(中科院物理 所赵忠贤报道)。 (2)日本科技厅无机材料研究所同文 部省高能物理学研究所协作，应用高分辨率 中子衍射装置进行分析，查明钇钡铜氧化物 的结晶是斜方晶系，纵轴1l·690埃，长轴 为3．8829埃，短轴3·8223埃(新华社报 道)。 (3)日本东京大学工学部教授田中昭 二等人，分析超导陶瓷放射的微弱的x线， 查明结晶中的原子比例是：钇和钡为三，铜 为二，氧是七，六个氧原子包围铜原子所构 成的八面体分为两层，当电子在这两层中间 流过时，便产生了超导现象(《科技日报》 报道)。 以上提到的八面体，如果是棱锥形结 构，就不难理解它和四方体的联系，因为一 个四方体可以分成6个二分之一八面休的棱锥，而 这个二分之一八面休棱锥的底面正是四边形。电子 在这两个锥体中间面流过时，实际电流面构 成的是一个斜方晶网格路线。如果它的电流 的面旋包含在左斜不平凡线旋中，那么引起 的磁路就是右斜，平凡线旋；反之；磁路就是 左斜平凡线旋。实际这种八面体的晶粒结构 还有它的长处，因为，电流面如在两锥相对 的晶粒中问，就不象斜方晶格的晶面易受结 晶体的不完善的影响。例如；晶面上含有的 许多特别细微的粒子，这些细微粒及它们之 间的空隙就会干扰着电流的顺利运动。人一f： 制造宝石，就是利用了晶面的这一点缺陷， 才使宝石发生了亮线的。因为，特定晶面上的 针状晶体或杂质、气泡等的聚集，使光线产 生反射，才产生了亮线的。但这些亮线非常 细微，没有显微镜人眼很难直接觉察到的。
     因此，若按一定的要求磨制成半球面，就相 当于放置了一个聚光镜，亮线由于会聚作 用，人限就能看到亮线。 但这种晶面对高温氧化物超导体却十分 不利，它使新超导材料的电流量太低，在通 过的电流略与普通家用电线的相等时，即失 去超导性。为了改善这种状况，美国国际商 业机器公司瓦特桑研究中心研制了一种办 法，制成了控制晶体分子结构的超导薄膜： 即先用绝缘材料钛酸锶为基底，让其分子排 列在表面上。然后，将钇、钡、铜、氧的超 导材料通过高温落在这个平底上，形成薄 膜，其厚度只有二千分之一毫米。这样薄膜 的结晶体形成分子层状结构，微粒之间无空 隙，在77K时，电流密度为每平方厘米十万安 培。所以，导电量最小并不是新超导材料的 固有特征。 高温超导粒子晶格 转控的物理机制 目前已知的高温超导体何故都是多元系 (三元、四元以上)呢?这仅对超导粒子的 晶格形态作定性、定量的说明，还远远是不够 的。我们的模型称的是类圈体转座子，也正 是着眼于高温超导体晶格的原子组和电子对 的转位和移动的高度协调控制作用。它造成 晶格类似线旋运动，而从极端轴线抛射出电 予对——我们称为电子对贯注，从而产生高 温超导的表达。这涉及两种转座控制因子的 共同作用，一种就是产生电子对贯注的超导 粒子，我们记为Jc，它总是位于受它控制的 高温超导材料的晶格结构上；另一种就是早 已被BcS理论研究的电子对，我们记为Ds， 它可以位于超导体的任何地方。 Jc有两个作用。第一，当超导体内同时 存在Ds、Jc时，Jc能表现类圈体的两极相通 现象，也能作线旋、面旋、体旋三种自旋运 动，以及能作幅振、振动，因此它可以倒相 和阻碍电子对的运动，造成宏观磁化率随着 温度的变化出现顺磁、抗磁交替变化的现 象。Jc的存在也是超导体出现多相的原因。 这种多相是多元系原子组线旋、面旋、体旋 以及圈体膨胀收缩的辐振，协调配合处在多 个共振最佳值的时候的状态；这类结构状态 出现在某个高温值上电阻的下降，同时有反 向交流约瑟夫逊效应。因此，如果其它条件 不变，只交换温度值，那么这些结构状态之 间可以说是互为绝缘的。 第二，它可以局部或全部地抑制被掺加 的具有超导性金属的活性。例如钇钡铜的氧 化合物陶瓷材料，一般都容易}}{现超导现 象，金属原子也能释放自由电子；但是，如 果Jc位于晶格内时，金属原子的电子反而紧 密地连结在一起，每个电子与它自己的原子 紧紧连在一起，使超导金属原子组的活性全 部或部分地受到抑制；只要Jc保留在那里， 材料的超导态表达将一直受到抑制，所以有 绝缘体或者半导体、导体之分。如果在超导 材料晶格的其它位点同时存在着Ds，Ds就 可能诱发启动Jc的线旋功能，抽吸自由电 子，依靠Jc内部强有力的原子力量把电子顺 利地从一个原子抽到另一个原子，逐步产生 电子对贯注，使是绝缘体的材料也能成为超 导体。即活象Jc转位离开了金属原子的位 点。 Jc转位离开金属原子组后，形成的导电 量的大小取决于金属原子组活性恢复后所发 生的电子对的次数。在高温氧化物超导体 中，Jc转座发生得越早，导电性就越大，反 之导电性就越小。因此，Ds又控制着Jc转 座发生的时间、温度和多元系物质之问的比 例配搭。因为只有当Ds处于活化状态时， 才对Jc起作用，从而诱发启动超导粒三旋 的形成和Jc的转位。 例如钇钡铜的氧化物，就存在两种配搭 和两种状态；当钇、钡和铜的比例为2： 1：1时，绿色的结晶是绝缘体；而1：2 ：3的黑色结晶是超导物质(《日经产业新 闻》报道)。 其次，在Jc中金属与非金属原子之间， 因电子自旋不整齐而产生的电磁波动，也能 促使电子结成电子对，引起超导现象。Jc的 线旋，一端象黑洞，，一端象白洞；产生超导 现象时，白洞一端的电子对贯注，电子之间 实际上是互相排斥，而不是互相吸引的，电 子的结合是它们被其它电子推到一起的结 果。诚然，Jc作三旋也不一定产生超导现 象，但出现超导现象，Jc一定作有不平凡线 旋。这种不平凡线旋首先表现在宏观电阻的 变化上，其次也表现在宏观抵抗磁场的引力 上。Jc超导产生的不平凡线旋能高于一般外 磁场线旋能，所以磁铁的磁力线不但不能穿 过超导体，反而它们之间会产生一种斥力， 如使超导体碎片悬浮在磁体的上方。 除了外界的三旋因素，Jc的三旋主要来 自原子和电子一类微观粒子的自旋和振动等 固有的属性。并且这种晶格的振荡，对于超 导现象是非常之必要，因为超导粒子中多元 系原子占到Jc的规范位置，要经过一系列的 协调扩散。例如在钇钡铜氧化物的超导粒子 中，是以铜原子为核心，四周包围着氧原 子，或是以钇原为中心，两边夹着钡原 子，四周再围着铜原子和氧原予。这些中心 原子和相邻原子相连接的键是通过移位、转 座，形成以不同方向、角度排列的配位。例 如两个相邻的原予在晶体内通过缓慢地旋转 而交换位置，被打破的键一次至多只有二 个；由于原子的旋转，必然有某些键会被打 碎，并允许键以新的角度构成一种新的配 位，一直等到原子完成了交换位置。在这整 个过程，被打破的键数目保持在最小程度， 因此只涉及到最低限度的能量变化。这可以 解释为什么一元系元素的转变温度低，而多 元系化合物或合金中却会获得较高的临界温 度；即多元系原子间的扩散力的不均匀性， 造成它比一元系原子的扩散来得快，然面这 对整体Jc完成线旋来说却是很有利，故有高 Jc jc转座是一种微观结构变化，有没有实 验证据呢?中国原子能科学研究所与北京大 学物理系合作，用热中子非弹性散射方法测 量钇钡铜氧化合物超导体的声子谱，结果表 明，所测材料处于室温下的声子谱与超导转 变温度以下的声子谱有很大差异。后者不仅 声子谱极度软化，而且在80毫电子伏处出现 一个新的峰，约相当于铜氧体系的振动模 式。声子谱是材料中原子振动状态的反映， 它的变化反映了材料中原子运动状态发生变 化。上述现象意味着伴随温度的下降，化合 物转变成超导体时，出现了反常结构变化。 还有中国科学院固体物理所研究组，采 用内耗和杨氏模量测量的办法，对80毫米长 的条状钇钡铜氧系高Jc超导体作检查，发现 在超导转变温度90K附近发现内耗峰和杨氏 模量变化。所谓内耗是指物体内部的微观结 构的变化使机械能变成热能而损耗掉的性 能。因此这个现象也表明超导转变和超导材 料的微观结构变化是紧紧相联系的。 至此，三旋转座子动态模拟模型，在高 温超导体的局部层次上，即以多元系原子作 Jc类圈体上的转座予动态分析，也获得有实 验证据。根据以上Jc高温超导机制的研究， 我们认为：寻找高温超导材料，一是要注重对 所有还能形成斜方形(包括方形或八面体六 角结构)晶格材料(单质、化合物、混合 物)的寻找与测试(包括做薄膜分子层状结 晶体的测试)。这其中特别要注意方晶大、 晶格整齐或Jc线旋电子对贯注、大的晶体物 质。目前，首先是对有关宝石料材的研究与 改造。第二是寻找生物有机超导材料，要注 意对核酸分子晶体的提制、整合和测试。这 两个方向，必将寻找，筛选和制造出众多的 高质量，高Jc的超导料材，这也是我们学说 提供预言高温超导体性质的基础。 --摘自潜科学-1987-6