翁文波的国家周期表

1翁文波的国家周期表“可公度性”(Commensurability)一词是在天文学中首先提出来的。由于至今还没有人能够提出有说服力的机制理论，一直当做经验关系写入某些天文文献中。可公度性是周期性的扩张，是自然界的一种秩序，所以是一种信息系。为了把可公度的信息系引入到水文预测上，现介绍一下有关史实。1766年，德国一位中学数学教师提丢斯发现太阳系的大行星与太阳的距离(天文单位)有一个简单的规律性；尔后，德国天文学家波特作了进一步研究，发表了提丢斯波特定律。这个定律可表示为Yi=i，i={(-∞)，0，1，2，…}式中，i是整数；Yi是行星到太阳的距离Xi[用天文单位(A.U.)计量]的函数，即1766年，一位名叫体丢斯的德国数学教师在给学生讲述太阳系概况时，要求学生将各大行星到太阳的平均距离记住。可学生怎么也记不住这些毫无规律的数字。体丢斯仔细分析了这些数据，发现并非无规律可循。他先在黑板上写下一个数列，从第二个数开始，后一数正好是前一数的两倍，即：0，3，6，12，24，48，96，192......在每个数上加4，再除以10，便得到：0.40.71.01.62.85.21019.6......水星金星地球火星？木星土星？以地球到太阳的距离为一个天文单位，其它数字正好是五个行星到太阳的平均距离，只有2.8个天文单位处没有行星，土星以后也没有行星，因为当时知道的最远行星就是土星。体丢斯并没有认为这是个多么了不起的发现，不过把它当做一个教学生巧妙记忆数据的方法，所以当时没有传开。直到1772年，德国天文台台长波德发现了它，觉得很有意思，才将它发表。因此一般称它为体丢斯-波德定则。体丢斯-波德定则发表后，很快引起了天文学家的注意。德国天文学家注意到，火星与木星之间的空隙非常大，按体丢斯-波德定则，2.8天文单位处没有行星，似乎这里还有个行星没有被发现。正在这时，传来了赫歇耳发现天王星的消息，天王星到太阳的距离为19.2天文单位，跟体丢斯定则预言的19.6基本一致，这更使天文学家坚信2.8天文单位处应该有一个行星。后来的发现令天文学家有点失望，这地方没有发现大行星，但发现了一个由许多小行星组成的小行星带。到1982年，这里被命名编号的小行星就达2297个，估计总数比这还要多得多。这些小行星是一个大行星瓦解后形成的呢，还是尚未形成大行星的原始块呢？这是天文学上一个有趣的问题，至今没有定论。可公度性人们在发现了体丢斯-波德定则后，又发现，太阳系的一些卫星也不是杂乱无章地分布的，也具有某种规律。如木星的三个卫星到主星的距离X（1）,X（2）,X（3）服从下式：2（X（3）-X（2））＝X（2）-X（1）而土星的四个卫星则服从：4X（4）+X（3）-5X（2）＝5(X（2）-X（1）)太阳系的行星、卫星分布的这种规律，在数学上称作可公度性。假如有6，15，18三个数，问它们有什么特点？谁都知道，它们都是3的整数倍。如果有一些量，其每一个都是某一共同基础量或量度的整数倍，则称这些量具有可公度性，如6、15、18是可公度的，而6、17、√2则不具有可公度性。有些量，表面上看不具有可公度性，可对它们进行简单的加、减运算后就现出了可公度的原形。如6，11，25，9，表面上看，不能同时被任何一个数除尽，但有6+11＝17，25+9＝34，其结果都是17的倍数，我们也称这些量具有可公度性。可公度性是周期性的推广，周期性则是可公度性的特款。可以说，可公度性是一种广义的周期性。各大行星到太阳的平均距离、某些卫星到主星的平均距离，也具有这种广义的周期性。表面上看这些2数据是不可公度的，但进行简单的加、减处理后就表现出了可公度性。如将各大行星到太阳的距离减去0.4再乘以10，其结果都是3的倍数。上面所列的木星、土星的卫星的可公度式，实际上也是说这些卫星到主星的距离进行加、减处理后存在可公度性。一个数乘以正整数是这个数的连续相加，所以当加法看待。人们知道，太阳系是在漫长的历史中由原始星云凝聚形成的，完全是自然的杰作，不受任何神的干预。那么为什么这些行星和部分卫星排列得如此有规律呢？其物理机制如何？有什么理论意义？这些可公度式到底有什么意义？这些问题没有人能够回答，很多人把这些关系当做经验公式写入文献中，不作深入探讨。但是，有一位中国科学家却从中发掘出了新的意义，他的名字叫翁文波。该规律由德国人提休斯最先发现，后由德国天文台长波德发表，被称为“提休斯-波德”定则，在数学上，该法则也被称为可公度性，就是说如果有一些量，其每一个都是某一共同基础量或量度的整数倍，则称这些量具有可公度性。举个最简单的例子，2，4，8，10具有可公度性，都是2的整数倍，再例如3，7，12，8也具有可公度性，你只是一时没看出来，12+8是3+7的2倍，其结果都是10的倍数，我们也称这些量具有可公度性。可公度性是周期性的推广，周期性则是可公度性的特款。可以说，可公度性是一种广义的周期性。这不能不提一个人，和李四光同时代的科学家翁文波（1912—1994）是我国石油科学的一代宗师，中国科学院院士，大庆油田的发现者之一。1966年3月8日，我国河北省邢台发生了强烈地震，给国家和人民造成了严重损失。4月27日，周总理专门请来李四光和翁文波两位科学家，委托他们搞地震预报。李四光不幸于1971年逝世，翁文波在文革中也失去了自由。等到七十年代末，科学的春天来临，翁文波才又开始了在地震预测及天灾预测这个崎岖小路上的跋涉。在天灾预测中，翁文波对天文学中的可公度性给予了特别关注。翁文波认为，可公度性并不是偶然的，它是自然界的一种秩序，因而是一种信息系。可公度性不仅存在于天体运动中，也存在于地球上的自然现象中。（一）元素周期表中的奥秘元素周期表是门捷列夫等一批杰出的化学家探索自然奥秘的杰作，根据这个周期表，人们多次成功地预测和发现了新元素及它们的性质。可其中还存在被我们忽略的奥秘吗？回答是肯定的。翁文波发现，可公度性存在于元素周期表中。我们从元素周期表中取出前10个元素，它们的原子量用X（n）代替，如下：氢X（1）＝1.008氦X（2）＝4.003锂X（3）＝6.941铍X（4）＝9.02硼X（5）＝10.811碳X（6）＝12.011氮X（7）＝14.0067氧X（8）＝16.000氟X（9）＝18.998氖X（10）＝20.179用可公度性“量”出它们具有如下一些关系：X（1）＋X（6）＝13.019几乎等于X（2）＋X（4）＝13.015X（1）＋X（9）＝20.006几乎等于X（2）＋X（8）＝20.003X（4）＋X（9）＝28.010几乎等于X（6）＋X（8）＝28.011几乎等于X（7）＋X（7）＝28.014X（3）＋X（8）＝22.941约等于X（5）＋X（6）＝22.822X（5）＋X（10）＝30.990约等于X（6）＋X（9）＝31.009X（3）＋X（7）＝20.948约等于X（10）＋X（1）＝21.187也就是说，每一个元素的原子量可由其它元素的原子量通过加、减运算推导出来（允许误差0.2），这种表达式，翁文波称之为可公度性的一般表达式。这个例子是用三个数据推导出一个数据，叫做三元可公度式，在另外一些例子中，存在五元、七元、九元等可公度式。3既然每个原子量可由其它原子量通过三元可公度式推导出来，我们就可用它往外推，以预测某一元素的原子量。假如我们不知道11号元素钠的原子量，则用以上方法外推，有：X（10）＋X（3）—X（2）＝23.117X（10）＋X（2）—X（1）＝23.174X（9）＋X（5）—X（3）＝22.868X（10）—X（6）—X（4）＝23.170X（8）＋X（9）—X（6）＝22.987X（10）＋X（9）—X（8）＝23.177钠的实际原子量为22.99，外推结果是较为准确的。如果用五元可公度式，结果更为精确：X（9）＋X（9）＋X（1）—X（6）—X（2）＝22.990X（9）＋X（8）＋X（1）—X（4）—X（2）＝22.983X（9）＋X（7）＋X（7）—X（6）—X（6）＝22.989X（8）＋X（8）＋X（4）—X（7）—X（2）＝23.010X（6）＋X（4）＋X（2）—X（1）—X（1）＝23.018这样，可公度性就可用来进行预测。当然，一个可公度性式可能是偶然的，只有两个以上的可公度式存在，预测才具有一定价。（二）地震日期的可公度性唐山大地震发生时，翁文波正在北京的一座简陋的四合院里靠边站，与外界几乎失去了联系。但这次地震仍引起了他的极大关注。后来，他收集了唐山一带历史记载的震级大于5.5的地震时间，它们是：X（1）＝1527.7.1X（2）＝1568.4.25X（3）＝1624.4.17X（4）＝1795.8.5X（5）＝1805.3.12X（6）＝1945.9.23以12个月为一年，30日为1月换算，用可公度式求得概周期：X（4）＋X（2）-X（5）-X（1）＝31.2.17X（5）＋X（4）-X（6）-X（3）＝30.9.17平均四元周期约为：△X＝30年11月27日从X（6）外推一个周期，得到后一次地震时间可能是：X（6）＋△X＝1976.9.20实际地震发生在1976年7月28日，震级7.8。我们再看一个例子。取1906年以后，世界曾发生的8.5级以上特大地震12次，其时间（年、月、日）序列为：X（1）＝1917.5.1X（2）＝1917.6.26X（3）＝1920.12.16X（4）＝1929.3.7X（5）＝1933.3.2X（6）＝1938.2.1X（7）＝1938.11.10X（8）＝1939.12.21X（9）＝1941.6.26X（4）＝1942.8.24X（5）＝1950.8.15X（6）＝1958.11.6把上序列中的时间用分数年表示，可得下列可公度式：X（3）＋X（6）＝X（2）＋X（5）＋0.070X（4）＋X（7）＝X（1）＋X（11）＋0.087X（3）＋X（9）＝X（4）＋X（5）＋0.090X（2）＋X（11）＝X（4）＋X（7）＋0.065X（9）＋X（11）＝X（5）＋X（12）＋0.090X（1）＋X（12）＝X（2）＋X（6）＋0.014X（7）＋X（10）＝X（8）＋X（9）＋0.0484X（3）＋X（12）＝X（4）＋X（11）＋0.000这是一组非常整齐的可公度式，如果限定误差不大约0.09年，则等式后面的小数可忽略不计。用这组可公度式可以预测全球下一次特大地震的发生时间。（三）一次影响深远的水灾预测现在我们来看看翁文波是怎样预测1991年华中、华东地区特大洪涝灾害的。这次预测是以19世纪到20世纪中，华中地区历史上16次特大洪水年份中的6次为依据，它们是：X（1）＝1827（年）X（2）＝1849（年）X（3）＝1887年X（4）＝1909（年）X（5）＝1931（年）X（6）＝1969年这几个数值的可公度式为：X（2）＋X（3）＝X（1）＋X（4）X（2）＋X（4）＝X（1）＋X（5）X（3）＋X（4）＝X（1）＋X（6）X（3）＋X（5）＝X（2）＋X（6）＝X（4）＋X（4）这种结构，是可公度性的特款（相等的数自然是可公度的）。以此类推，得X（7）＝1991（年）X（7）+X（1）＝X（3）+X（5）＝X（2）+X（6）＝X（4）+X（4）X（7）+X（2）＝X（4）+X（5）X（7）+X（3）＝X（4）+X（6）X（7）+X（4）＝X（5）+X（6）把上述可公度式表达成更为简明的形式：┌──────────────────────────────────┐│X（1）＝1827││X（2）+X（3）-X（4）＝1827X（2）+X（4）-X（5）＝1827││X（3）+X（4）-X（6）＝1827│┼──────────────────────────────────┤│X（2）＝1849││X（1）+X（4）-X（3）＝1849X（1）+X（5）-X（4）＝1849││X（3）+X（5）-X（6）＝1849X（4）+X（4）-X（6）＝1849│┼───────────