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金字塔到底怎么建的?

2016-02-19 09:41 来源:科技日报 郭晓薇

古埃及人在金字塔内部建构了一条螺旋上升的坡道,由里向外建造金字塔。

古埃及人在河流与金字塔建地中间挖了运河,利用水的浮力,运送巨石。

  埃及古老神秘的金字塔在开罗城外岿然屹立了4000多年。关于金字塔是怎样建成的猜测,多年来一直不曾间断,但没有一个假设得到了百分之百的证实。

  据英国《每日邮报》报道,近日,一支由法国遗迹创新保护研究所和埃及开罗大学共同组成的国际研究团队试图在埃及弯曲金字塔里,通过收集和分析塔内放射性宇宙粒子——“μ粒子”的数据,寻求这一未解之谜的答案。

  弯曲金字塔位于埃及开罗郊区的达舒尔地区,为埃及第四王朝法老斯尼夫鲁时期所建造,其最显著的特点是具有弯曲的斜坡,由于它的奇特造型,在人类建筑历史及埃及金字塔研究中,占有极为重要的地位。

  μ粒子能破解金字塔建造之谜吗?

  金字塔建于4500年前,是古埃及法老和王后的陵墓。陵墓是用巨大石块修砌成的方锥形建筑,因形似汉字“金”字,而被称为“金字塔”。埃及迄今已发现的金字塔共110座,大多建于埃及古王朝时期。埃及金字塔基座为四方形,侧面由多个三角形或接近三角形的面相接而成,顶部面积非常小,甚至成尖顶状。

  “关于埃及金字塔的建造理论,没有一个得到了百分之百的证实或检验,它们都只是假说而已。”遗迹创新保护研究所副主席哈尼·希拉勒表示,“我们试图利用这项新技术,来证实、改变、升级或完善目前关于金字塔建造方法的假说。”

  目前,研究人员已做好准备开始对取自弯曲金字塔的μ粒子进行研究。μ粒子源自地球大气层,随着降雨来到地面。这些粒子可在人体和建筑物中穿行而不会引起任何伤害,但遭遇硬度较高的表面时,可被吸收或转向偏离原始方向。

  据相关物理研究者介绍,这个项目原理很简单:当地露天的宇宙线与金字塔内部的粒子流强度均可测,μ粒子穿进金字塔里时因其与建筑材料相互作用,粒子流强度会发生相应变化,因而科学家们可以根据两个测到的粒子流强度的不同,相对准确地得出金字塔建筑材料的信息。若研究者耗费足够时间在一地探测μ粒子,将可得知金字塔中空荡或质地坚韧密致的区域,以了解金字塔内部环境,进而揭开其建成之谜。

  遗迹创新保护研究所负责人、埃及开罗大学教授迈赫迪·塔尤比说,研究小组还计划在胡夫金字塔进行μ粒子测试,他表示:“即使我们发现某处有一米的空隙,都将带给我们新的疑问和假设,或许将帮助揭晓决定性的问题。”同时,研究小组还计划使用红外线扫描仪和镭射扫描仪研究其它几座金字塔。红外线扫描仪能够通过物体温度的不同来揭示隐藏的物体,而对物体进行镭射扫描可以得到一个高度精准的3D模型。

  金字塔是用坡道和杠杆建的吗?

  胡夫金字塔高146米,在建成之后的3800年里曾一直是这个星球上最高的建筑。它由大约200万块巨石构成,巨石的平均质量达到2.5吨。现代机械工程学家认为,即使利用现代的建筑科技,想要重新建造一个千年屹立不倒的建筑物也并非易事。以古埃及时期的技术,人们是如何把重达几吨的巨石搬运至金字塔顶端的呢?千百年来,各种稀奇古怪的答案被提出,甚至有人认为是外星人帮了忙。

  由于埃及人并未留下任何关于金字塔建造方法的记录,现代的考古学家只能在一些为数不多的古希腊记录中寻找答案。

  公元前450年前后,古希腊的历史学家希罗多德在胡夫金字塔建成2000年的时候访问埃及,他记录下了当地的传说,认为埃及人建造金字塔的时候使用了某种“机器”。300年后,另一位古希腊历史学家狄奥多洛斯则记载,“坡道”在建造过程中发挥了作用。

  根据这些记载,考古学界关于金字塔的建造方法主要有两种观点。云南大学非洲研究中心研究员王涛说, 一种观点认为,在古埃及时代,没有轮轴并且杠杆没有普及,工匠们在金字塔外部修建坡道,沿坡道把巨石一点点推上去,金字塔竣工之后再把坡道拆除。但是如果按此推论,这种坡道的角度就不能超过8度, 因为角度再大的话,以当时的人力会无法搬运巨石。这也就意味着倘若修建一个像胡夫金字塔那么高的巨大建筑物,就需要一个长达1.6公里远的外部坡道。而修造这样的坡道所需要的建筑材料就要同修造整个金字塔所需的建材大致相同。即使是用沙土堆砌,在古埃及时期,仍然是是极为浩大的工程。这么浩大的工程,古人是怎么完成的?而且在实际的考古活动中,学者们也并未找到坡道遗迹。并且,金字塔旁也没有足够的平地可供建设坡道。

  针对这种情况,美国波士顿艺术博物馆的一组人员提出了回旋坡道理论,他们认为金字塔在建造时使用了一种改良的坡道,这种坡道类似于盘山公路,环绕着金字塔主体盘旋而上,这样就聪明地避免了垂直坡道遇到的难题。但也有学者指出了这种方法的瑕疵:建造过程中,金字塔主体可能会被攀附其上的坡道完全掩盖,造成整体建设难以控制,从而影响金字塔建造的精确性,并且在坡道拐角处巨大的石块难以转向。

  另一种观点认为,古埃及人使用了一种类似桔槔的起重设备,将巨大的石块一层层堆砌起来。桔槔是一种现在仍在使用的基于杠杆原理的汲水工具。但是使用这种方法缺陷也是明显的。一方面,它需要大量的起重设备,这也就要使用大量木材;另一方面,金字塔越靠顶端,设备能够落脚的面积就越小,因此到一定高度后就不可能使用吊装设备了。而且更加令人难以想象的是,金字塔某些重达数吨的石块究竟是如何用这种方法吊装的。

  金字塔是从内向外建的吗?

  既然这两种建造方法都存在缺陷,那么金字塔会不会是利用其他方法建造而成的呢?于是科学家们纷纷脑洞大开,设想了各种可能的建造方法。

  2007年,法国建筑师让-皮埃尔·乌丹提出金字塔是“由里向外建”的论点,认为埃及人是在大金字塔外墙砌一道外置斜坡,接着再建构一条内部的螺旋隧道。

  根据他的这种理论,胡夫金字塔最初的43米是经由外部坡道建造的。由于只需要搭建到43米高,坡道并不需要传统理论中的1.6公里长,而只需要400米就足够了。并且坡道不是传统理论中的“单行道”,而是并行的两条道。这样一来,工人能够交替加高两条坡道,而加高坡道的同时金字塔主体的建设并不会停顿。

  从建设之初,内部坡道就被预留在塔壁内侧10米至15米的地方,这条内部坡道是一条螺旋上升的坡道,坡道的倾角为7度,在金字塔最初的43米建设中,它并不被使用。当43米的工程完工后,工人就开始拆除原有的外部坡道,将用于外部坡道的石料重新切割成大约两吨重的石块,然后通过内部坡道向上运送,继续建设金字塔剩下的103米。在这个过程中,法老的墓室也被建造起来。

  乌丹说,建造时金字塔的4个角是露天的,这样做的目的是让巨石能够转弯。石块最终被“循环”堆砌到法老墓室上方。当金字塔大体完成,露天的角位再被填堵,构成金字塔的一部分。

  金字塔是聚水成塔吗?

  几年前曾有学者在金字塔里发现了水道遗迹,因此推测,当时在建造金字塔时,除了大量人力外,还在河流与金字塔建地中间挖了运河,利用水的浮力,运送巨石。

  使用水运当然能大量节省人力,不过问题也随之而来,为什么石头不会沉入水中?金字塔高度非常高,河水是怎么把石头运到高处的?

  专家指出,古埃及人将羊皮充满气,制成最简便的漂浮工具,并用绳索进行固定制成皮筏,将巨石从河中漂至金字塔建地。当运到金字塔处后,聪明的古埃及人在向上的水道中设置了许多闸门,当第一道闸门开启的时候,石头就会浮到第二道闸门处,再关闭第一道,打开第二道,以此类推。这是一个很简单的原理,在浮力与物体重量取得平衡之下,物体就会缓缓浮到最高的水面。因此只要有充足的浮力就可以让石头持续往上升,直到达到需要的高度。

  古埃及人利用这个简单的原理,在金字塔的四周都盖了同样的水道,可以从四方运送石头上来。水道随金字塔的建造高度而升高,但都以53度角向上建造。这个角度是经过计算的,它能让整个水道变得稳固,又不至于太倾斜而难以使用。工人只要在预计的施工位置,将巨石从皮筏中取下即可。等到金字塔完成后,只要将下方的层层水闸打开,水就会自己流掉。

  究竟以上这些方法哪个才是正确的,又或者哪个都不是正确的。希望此次科学家借助宇宙微粒还原一个真实的金字塔建造过程,破解这个亘古谜题,让我们拭目以待。

(责任编辑:王蔚)

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