2017年2月19日 星期日

地球誤理,地球霧裏,還是地球誤理霧裡誤你?

由於去年實在是太多煩惱的事,讓費雪著實忙到沒有閒暇時間聊天南地北。最近費雪聽到太多人來詢問有關某個由大陸開發,號稱用弦論原理進行地質探測的儀器,根據詢問的人告訴我,大力推廣的團隊宣稱這儀器可厲害了,又可測出地下應力/應變分佈,又可測地質構造情況,解析度比透地雷達還好,探測深度堪比大地電磁法,費雪看來,簡直是已經到了能張目對日,明察秋毫的地步。這種了不起的成就,直直讓費雪生鏽已久的手和筆都不自覺得癢了起來,有人吹牛就有人抓,覺得不上來部落格寫一篇抓牛文都不行呀………!

先來談談弦論這個東西,根據費雪Google的結果,他的核心是用波動的能量弦線作為宇宙的微觀單位,去解釋所有微觀物質的基本組成及相互間的關係,但是,至今仍沒有人可以作出實驗驗證能量弦線的真實存在,因此在物理學界仍有許多辨證爭議。所以費雪一聽到竟然有可以利用弦論原理的儀器,馬上是驚呆了,這絕對可以獲得諾貝爾獎的發明,怎麼從來沒有聽過呢?結果翻了一下儀器公司的技術網頁,除了弦論之外,好像就沒提到其他的理論細節了,網路上查到的相關論文,也都沒提到其他的物理推導,這…..使得費雪我開始覺得這麼牛逼的神器,怎麼物理理論中,就沒更淺顯的學說來陪襯,真是不可思議!!~~這些物理學家、大師等的,什麼霍金、楊振寧之流的,真的該打屁股。
圖1 找到錢流的地球"誤"理 (from: https://www.cartoonstock.com/directory/r/revenue_stream.asp)

既然理論不可得,費雪就覺得看看儀器的技術成分好了,或許能讓費雪這種水平不夠的魯蛇一窺堂奧。根據說明指南,這一儀器收取的是天然電磁場變動,使用的頻段是100-3000 Hz,由於這個頻段的大地電磁場,來自於高空閃電、太陽風與電離層交互作用等現象,發生的電磁波一部分傳入地下,一部分被反射回來,該儀器就是用磁力線圈放大被地層反射回來的電磁波訊號,轉換成電磁電阻率,用來分析地下構造初看好像很合理,但,且慢……這不是電磁學?弦論有什麼關係?

好吧,先撇開弦論,來看電磁學。這頻段的電磁波長,約在100-3000 公里,遠大於地殼厚度(最大約50-70公里)與目標構造地層(通常幾百公尺到幾公里)的深度,所以我們只能用電磁波的擴散理論,而非傳遞理論去解釋我們探測地殼中地層結構的結果。要用電磁探測,一般你要有一個穩定或已知的電磁波源,利用接收到的電磁場,相對於已知源的電磁場強度衰減,才可以推算出地下構造變化。通常這個源是人工發射的,因為才會穩定、已知,所以大部分的電磁地球物理探勘儀器與方法,都是採用人工發射源的主動方法。如果要探測不同深度,就要利用不同頻率的電磁波,因為不同頻率電磁波的穿透深度不同,但是一般儀器要發射很多不同頻率的電磁波是很難達到的,所以通常只有少數1-3個頻率可調整使用,也因此,這樣的電磁探測方法沒有太多深度分辨能力。


圖2 大地電磁方法原理( from: http://userpage.fu-berlin.de/mtag/mt-basics1-engl.jpg)

少數的方法,例如大地電磁方法,才會利用天然的寬頻電磁場。因為天然的尚好~天然的電磁場可從很低頻到很高頻(除了在1Hz附近的死頻之外)。但是問題來了~~天然的雖然好,但是我們卻不確定它的源的強度,事實上天然的電磁場源強度一直在變化,因此除非有目探測區域上高空(約數百公里高)的直接觀測資料,不然我們是沒法從電磁場的衰減推算出來地下電阻率的。於是,大地電磁法用了一個很巧妙的設計,就是用磁力線圈和電極,同時分別觀測電場跟磁場,然後利用同一個源,電場和磁場的相關特性,推算地下地層的電阻率。所以要利用天然的電磁場,同時觀測電場和磁場是很重要的。

剛剛提到的神器,看來並沒有電極的設置,所以想必是個磁力線圈為主的儀器。單單只量測磁場,恐怕僅僅能知道地球磁場的異常變化程度,說穿了,也就是個磁異偵測器,可以推測造成磁場異常的區域,但造成磁場異常的是地層、人為雜訊、或其他,就沒辦法分辨了。很重要的是,拿一個根本沒有功能的儀器來作地下探測,真的就變成地球誤理探勘,或是地球霧裏探勘,跟瞎猜或擲爻的成功率差不太多,費雪還是勸大家真的要擦亮眼睛,別掏出大筆金額便成地球誤理在霧裏誤你囉!!!!

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