时间跨度：10 000年问题：大地震发生的频率有多大？

　　索恩？雷伊（Thorne Lay），美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校地震学家2011年3月，重创日本东北部地区的9.0级地震以及由此引发的海啸，令地震学界人士大跌眼镜：几乎无人预料到，引发这场地震的断层，会在一次活动中释放如此大的能量。我们可以通过考察地质状况，间接还原该地的地震活动历史，但这永远也不能替代直接预测。现代地震仪问世仅有一个世纪多一点，在这样短的时间里，我们无法搞清楚那些每隔几个世纪或更长时间才光顾某一地区的巨大地震的发生规律。不过，这些地震仪连续运行数千年后，我们就能更精准地绘制地震分布图——包括确定哪些地区有可能发生9.0级强震，即使这些地区有史以来从未出现过8.0级以上的地震。

　　数千年积累的资料也有助于搞清另一个问题：超级地震（指8.5级或以上的地震）在世界范围内是不是倾向于集中地爆发？从过去100年的资料来看，这些大地震似乎还真的喜欢扎堆出场，过去10年中就有6次超级地震亮相，而在之前的30年中却一次也没有。在更长的时期中获得的测量结果，将有助于我们了解，这种集中爆发的情况，究竟是与某种物理作用相关，还是仅仅是统计学上的偶然事件？

　　时间跨度：10 000年问题：大质量恒星如何爆发？

　　科尔？米勒（Cole Miller），美国马里兰大学天文学家超新星爆发相当罕见，在大的旋涡星系如银河系中大概每隔几十年才发生一次。人类最近一次见到银河系中的超新星爆发，是在公元1604年。据约翰尼斯？开普勒（Johannes Kepler）所述，当时这颗超新星的亮度超过了夜空中除金星外的其他所有星星。更近一些时期记载下来的所有超新星爆发全都发生在距地球数百万光年之遥——好在还不是数十亿光年——的其他星系中。如果我们最终可以近距离观察到一次超新星爆发，天文学家将不仅能通过常规的望远镜来观测它，还可以借助两个最新的天文观测平台——可以分别探测中微子和引力波——来弄清这颗爆发恒星内部发生的真实情况。如果你等上一万年，肯定可以看到100或200次超新星爆发，这足以让我们分辨出超新星之间的细微差异了。

　　银河系中随时可能出现恒星爆炸的事件。爆炸发生之初，全球各地的若干引力波观测台中的电脑屏幕将开始闪亮，意味着空间架构的波动正在经过观测台。引力波是爱因斯坦广义相对论作出的关键预测之一，但至今人们仍未能直接探测到。引力波的出现表明，恒星的内核在自身引力的作用下已经开始坍缩。恒星内的物质被压缩后转变为中子并释放出中微子，而中微子能够不受阻碍地穿越物质，从而透过恒星的外层逃逸到宇宙空间（并最终到达地球的观测台）。坍缩释放出的能量绝大部分由中微子携带，足以炸飞恒星的外层，并使它显得极其明亮。

　　不过，在有些情形下，恒星塌缩可能会像爆竹哑火那样未能爆炸，但仍会产生引力波，只是不会发光而已。对这一点，我们并不是很有把握，因为迄今为止，我们仅仅观察到了超新星爆发的最后阶段，即可以看得见的阶段（唯一的例外是1987年，科学家曾探测到来自一次超新星爆发的少量中微子）。如果有几千年的时间来观测，那一切都将大不相同。借助未来的新工具，我们或许还能搞定另一个悬而未决的问题——是什么决定了一颗垂死恒星是变成黑洞还是变成中子星。

　　时间跨度：100 000年问题：材料是如何被腐蚀的？

　　克里斯汀？帕松（Kristin Persson），美国劳伦斯伯克利国家实验室理论物理学家兼材料科学家我们无时无刻不在打造各种各样的东西，但如何知道这些东西能够用多久呢？如果我们要建造核废料容器，那就必须保证容器的寿命能够坚持到核物质不再有危险性的那一天。如果我们不想让地球成为到处都是垃圾的地方，就应该知道塑料及其他物质需要多长时间才能降解。

　　要想搞清楚上面这些问题，唯一的方法是让这些材料经受100 000年左右的应力测试，并看看结果如何。这样我们才能够打造出真正经久耐用的东西，或是以“绿色”环保的方式自已降解掉。

　　比如，我们可以对通常用作核废料容器的铜基合金、玻璃等材料进行测试（核废料库应该深埋在仔细挑选的储存点的地下，不过在数千年时间里，地质状况有可能发生预料不到的变化）。实验中，材料将经受加速磨损及化学侵蚀（比如pH值变化）。实验的温度也将忽高忽低地随时变化，以模拟昼夜变化和季节轮替。

　　那些在长时间尺度上似乎对最严苛的环境都显得很适应的材料，实际上很可能已经发生了难以察觉的退化。因为我们的鉴定手段还不够好，如果材料只是磨掉了几个原子，我们是探测不出来的。只有在经历了上万年后，坏掉的地方才可能逐渐显露出来，从而让我们知道哪种材料是最好的。

　　对材料进行长期测试的需求，也会促使其他技术极大地发展。例如，当前的实验室技术和模拟手段还无法准确地预测，15年后新型电动汽车的电池性能会怎样。但最终计算机模拟或许会发展到非常先进的水平，取代长期的实验。不过，在没有搞清楚之前，我们在建造需要经久耐用的东西时，应该格外谨慎一些。

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