经过几十年的研究后，科学界基本形成一个共识：地震是不可预测的。但最近，一位日本科学家提出了一个备受争议的新理论：在地震发生前半个小时甚至更久，地震发生地上空的电子就会发生变化，而这种变化，似乎是即将发生的地震引起的。如果能证实电子变化与地震发生之间的关系，那么地震预测也许就能够实现。
2011年3月11日星期五下午，当地面开始震动时，日本科学家日置幸介正在日本北部的北海道大学的办公室里。震动发生的地方离得很远，同时每次震动持续了几秒钟。日置是一名地球物理学家，他研究一种神秘的现象，即地震发生后天空中电子形成的特殊模式。他对这次地震饶有兴趣，但并未过度惊慌。这次地震似乎是一个很远的大震。随着震动的持续，他甚至觉得这次地震的观测数据可能将有助于他的研究。这时有人打开电视新闻，日置的好奇心也瞬间变成了恐惧。
他感受到的震动源自日本近代以来最大的地震——毁灭性的9.0级东北大地震。这次地震造成该国数千亿美元损失，并至少夺走了1.5万人的生命。地震引发的海啸使福岛第一核电站陷入瘫痪，进而导致了全球近25年来最严重的核灾难。
当救援人员努力疏散群众，挽救当地人民的生命时，日置能做的，只有等待时断时续的电话和互联网恢复正常。终于，互联网在星期天恢复了。日置马上下载了日本东北町上空的卫星观测资料，如饥似渴地进行梳理。如他所料，电离层的电子在震后10分钟出现了扰动，但震后几分钟的观测结果不能说明他的模型就是对的。因此，日置试图扩大时间范围，将震前一个小时内的观测数据也包括进来。就在那时，他有了不同寻常的发现。
日置发现，在地震发生的40分钟前，震中上空的电子密度略微增加了。这可能是个异常，只是单次事件，也可能是仪器故障，但也可能有着其他原因。目前，科学家还没有找到某种可靠的地震前兆，用来在大地震发生前警告人们。如果电子变化可以作为这种指示迹象的话，每年数千人的生命将得到挽救。
日置立马就怀疑是不是自己的观测数据出了问题，因此他又收集了另外两个地震的数据。再次观测到电子密度的变化后，他决定继续深入研究这一现象。到目前为止，他已经在18个大地震震前发现了类似的电子信号。在过去8年中，他开始逐渐相信这种电子信号是真实存在的。
现在，其他专家也开始密切关注这一观点，美国航空航天局喷气推进实验室的遥感专家宋予合说：”多年以前，人们认为天气无法预测，但我们现在就可以，在地面感受到震动之前，我们可能会观察到一些现象。现在出现了这些现象……我认为这值得讨论。”
但也不是每个人都同意这种观点。许多科学家认为，日置的工作只是一连串错误预报里面最新的一个。”它们就像普通感冒一样，总是四处流传，”东京大学的名誉教授、地震学家罗伯特·盖勒曾说过，他花了数年时间揭穿各种错误的地震预报方法。”对于这些方法，如果你不理睬，它们自己就会消失。”
然而，日置的观点似乎并没有消失，并且还可能会越来越可信。科学家在中型和大型地震中都发现了这样的电子信号，其他科学家也已经发展了一个将地面断层与空中电子活动联系起来的理论。但是，要利用这些征兆，还要解决一些难题，比如预警系统发出警报的准确程度必须要达到多高，以及应该采取何种应急响应？
据说，地震震级的创造者查尔斯·F·里克特曾说过，”只有傻瓜和骗子才去预测地震。”但他的言论并没有让人们停止尝试。公元前373年，希腊发生了一场约6.0~6.7级的地震，赫里克市遭摧毁。据记载，在地震发生的5天前，动物就四散逃跑，去寻找庇护场所。日本人曾经认为，抽搐或抖动的鲶鱼可以预测地震。狗、羊、蜈蚣、奶牛以及被称为”伟大的阿格斯”的苏门答腊野鸡，据说都会在地震发生前改变行为。
有些人还把突然变干的井、温度变化、氡气释放和一些较小的前震看作可能的地震前兆。1975年，中国科学家将这些迹象（包括动物行为）结合起来，甚至预测了7.3级的海城地震，并提前疏散了居民。这次成功的地震预测带来了希望。”20世纪70年代，美国和日本的地震学家对短期地震预测非常乐观，”东京大学岩石力学专家中谷正生说：”那时，我们倾向于认为地震是一定可以预测的。”到了20世纪80年代，美国和日本都成立了研究小组来探索这个挑战。
然而，可靠的预测信号并不好找。中国成功预测海城地震之后一年，同样的技术却未能预测另一场更大的地震（唐山大地震），后者导致了二十几万人死亡。日本坐落于板块运动频发的环太平洋火山带上，在付出了相当大的努力后，日本科学家发现一种前兆只适用于一场地震，无法用来预测下次地震。大自然似乎在不断改变规则。
20世纪90年代末期，美国基于先前地震的模式，预测了加利福尼亚州的帕克菲尔德附近将发生地震。但地震并未发生，美国也因此放弃了预测地震的努力。地震最终在2004年发生了，但丝毫没有出现期待的预警信号。
日本东北大地震发生的那年，意大利政府设立的国际地震预测委员会基本上停止了地震预测的研究。该委员会的成员在2011年5月写道：”尽管日本进行了持续的研究，但几乎没有发现证据表明，存在可以预测即将发生的大地震的前兆。”
四个月后，日置为地震预测研究找到了新方向。他发现，暗含玄机的电离粒子不在地表，而是在距离地面约300千米的天空中。大地和天空存在某种关联的想法并不是毫无依据。20世纪70年代，科学家首次发现岩石在高压下能产生电流，就像是一个小小的电池一样。该理论认为，当岩石受压时，氧原子会释放电子，形成物理学家所说的带正电荷的空穴（p-holes）。临近原子的电子补充到空穴中，进而产生电荷移动的连锁反应。
空穴先是在岩石中传递，最终到达地球表面。在地表，它们吸引空气分子中带负电的电子，就像磁铁吸引铁屑一样。就这样，电荷便传播到高层大气了。目前，这种机制还只是理论，很难直接测量，但震后观测到的电子丛痕迹似乎符合这一理论。但是，还没有人在震前清清楚楚地观测到这种效应。
后来，日置在他的研究中又引入了一种新方法：利用复杂的GPS卫星网络，来监测大气中电子的细微变化。日本拥有特别密集的GPS接收器网络，这使得日置能够发现日本东北大地震震中上方高空中微弱的电子波动，这之后过了40分钟，地面的地震仪器才记录到大地的震动。
实际上，日置确实没有立即发表自己的发现。在日本东北大地震之后，他又观察了另外两次大地震，这两次地震所在地都有详细的GPS数据。日置发现，在这两场地震发生前至少30分钟，电子密度都出现了明显增加。地震越大，电子密度出现变化的时间似乎越提前。在2014年智利的8.2级地震中，电子密度出现变化的时间是提前了25分钟，而在9.0级的日本东北大地震中，这一提前时间则是40分钟。所以说，电子信号不仅提示地震即将发生，还会表明了即将发生的地震的相对大小。日置说：”我从未见过如此明显的震前征兆。”
那么，预警能实现吗？这里说的生命可能达到数十万之多。美国地质调查局统计了自2000年以来全球地震造成的死亡人数，时间跨度是16年。由于不是每年都有大地震，所以每年的死亡人数也有所波动。但是，因地震而死亡的人数仍令人生畏。在这16年中，有7年的死亡人数超过了2万人，同时还有两年的死亡人数超过了20万人。在受灾最严重的国家，人们迫切需要任何可能的预警信号，哪怕只能提前几秒钟。以墨西哥城为例，它位于地球上最致命以及得到了充分研究的地震带之一。在1985年那次造成多达1万人死亡的毁灭性地震后，墨西哥政府利用地震波在该地区能长距离传播的事实，建立了一个监测系统。如果地震波来自足够远的地方，监测系统就能提前几分钟发出预警。
盖勒认为那一天将不会到来。他说：”在过去的130年里，寻找前兆的人都有着孩子般的信念，即前兆一定存在，以及地震越大，前兆也一定越大，但并没有什么特别明显的理由支持这些信念是正确的。”
即便如此，日置仍在坚持研究。最近，他发表了一篇论文，利用三维建模详细地分析了2015年智利地震的前兆。他认为自己的这篇论文可能使他的想法更难被反驳。同时，他还在试图填补电荷与实际地震位置之间的数据空白，以便更好地理解地壳中发生了哪些物理过程，才使得高空出现异常。
日置在论文中提到，他的理论在技术上是没有太大问题的。但是，还需要一个能提供实时数据的全球导航卫星系统（GNSS，包括我国即将建设完成的北斗导航卫星系统）密集阵列来监测电离层总电子含量（TEC）的变化，同时还需要一个复杂的算法，识别并消除空间天气本身的影响。这离不开人力和财力的支持，所以他还得让更多人相信地震是可以预测的。
