金字塔

金字塔、神庙和宫殿一类大型建筑，不仅是高度文明的象征，也在技术史上具有重要意义。因为它们不仅代表了非凡的技术成就，还为我们研究有关文明的建筑风格与实践以及与工程相关的发达技艺和贸易提供了线索。埃及的金字塔就提供了早期文明如何兴建大型建筑的一个经典实例。研究埃及金字塔的文献很多，涉及甚广，联系到农业、文明和城市革命。

先来说那个庞然大物，位于吉萨的大金字塔。大金字塔坐落在尼罗河西岸，是在公元前2789—前2767年（另一说为公元前2589—前2566年）由古埃及第四王朝的第一位法老胡夫［Khufu，又称基奥普斯（Cheops）］建造的。它是迄今人类建造过的最大的立体石砌结构建筑，所用料石多达9400万立方英尺（约266万立方米）。料石总计有230万块，每块平均重2.5吨，总重量为600万吨。大金字塔基底面积13.5英亩（约5.5公顷），每边长763英尺（约233米）；共砌石210层，高485英尺（约148米）。大金字塔内部有许多暗室、石柱和甬道。它的表面贴有磨光的石板。且不说大金字塔刚建成时是如何的富丽堂皇，单就建筑规模而言，自它建成近5000年来，人类历史上再也无其他任何建筑可与之媲美。

建造大金字塔和其他金字塔的建筑师和工程师们，肯定掌握了某些初级的甚至不一定初级的实用数学知识。大金字塔的布局，保持了非常准确的南北和东西方位，只有掌握了数学，才能进行如此设计和准备材料。古埃及的工程师和建筑师们懂得数学，知道怎样设计才能使金字塔外观宏伟壮丽，然而，埃及金字塔（以及其他大型建筑）让我们首先想到的，还是它们所体现的非凡的工程成就。

根据公元前5世纪的古希腊历史学家希罗多德（Herodotus）的说法，建造大金字塔动用了100000人辛苦工作20年，工地上或许总有4000—5000名工匠在整年劳作。建造金字塔所使用的技术，今天已经比较清楚，除了可能使用过一种用来吊起大石块的悬梁机械外，从总体上说，与人们所知的新石器时代的建筑技术相比，并未采用新的建筑方法。当时仍然是依靠简单的工具和苦干来做到那一切的，不同的只是，文明积蓄了更大的力量——人；因而，比起新石器时代的建筑遗址，到这时已有可能动员和使用不知大多少倍的人力来以快得多的进度完成大型工程。

这样一个庞然大物，当然不是突然出现在埃及沙漠上的。事实上，随着埃及农业国的建立和扩张，金字塔就在一直不断地建造，大金字塔不过代表了这种长期进展的顶峰。

关于建造大金字塔以及在它之前和之后的那些金字塔的动机，学者们曾提出过各种各样希奇古怪的理论。然而，这些建筑是法老们的陵墓，对于这一点，似乎毋庸置疑，尽管这也许不是唯一的用途。不过对此也有无法解释的疑点：至少在某些时期，新建金字塔的数目超过了法老的人数；而且，一位法老会同时建造好几座金字塔。此外，大多数真正大型的金字塔都是在第三王朝末和第四王朝初这一个世纪多一点的时间内建成的。有研究指出，在公元前2834—前2722年这112年共4代人期间，有6位法老共建造过13座金字塔。显然，除了埋葬死去的法老，必还有别的动机，否则，无法解释埃及金字塔这一极不寻常的社会文化现象。

有一种解释，想从工程本身的作用来说明在尼罗河西岸金字塔修建的鼎盛时期，为何建造活动几乎不曾间断过。按照这种解释，建造金字塔是一种国家政策推动的活动，为的是利用工程建设本身可以起到的那种作用。早先的那些金字塔，有意地连续建造，形成一个接一个的宏大公共工程项目，其目的是把农闲时期的民众动员起来，加强古埃及的国家观念和国家实力。同时兴建一座以上的金字塔，是因为劳力充裕，而且肯定有越来越多的劳力可供调用；还因为金字塔的几何结构决定了在修建接近顶端时，所需的劳力比修建下层时大为减少，这样就有可能把劳力调去修建附近新开工的金字塔。因此，大事兴建是早期埃及国家的一种制度，旨在锻炼民众的筋骨，其情形颇似今天的兵器工业。(https://www.daowen.com)

图3.2　吉萨的大金字塔。胡夫大金字塔堪称公元前3000年的工程奇迹，它使古埃及文明建造金字塔的传统达到顶峰。现代有人把它解释为一项出于政治目的的“国家建设”项目。胡夫大金字塔在图中右侧。

对于上述观点，有两座特别的金字塔可以为之提供工程上的佐证。一座是位于迈杜姆的金字塔。它由公元前2837—前2814年在位24年的法老胡尼（Huni，又称乌尼）开始建造，由其儿子斯耐夫鲁（Sneferu）继续修建。迈杜姆金字塔高80英尺（约24米），每条底边长130英尺（约40米）。它是第一座真正呈角锥形的金字塔，具有纯粹的斜面，看不到阶梯。殊不料，迈杜姆金字塔结果成了一场工程灾难，是大型建筑的一次结构设计失误：作为装饰用的外层石板全部崩塌，成为塔体周围的一堆乱石。原来，它的斜坡设计明显过陡，达到了54°。今天的观光者所看到的，已经是它坍塌的废墟。

图3.3　迈杜姆金字塔。因为设计仰角过大，尚未竣工，外层石板就崩塌了。

第二座特别的金字塔是由斯耐夫鲁王随后在代赫舒尔（Dashur）建成的“弯曲”金字塔。这是一座更大的金字塔，高335英尺（约102米），每条底边长620英尺（约189米），总体积达5000万立方英尺（约140万立方米）。弯曲金字塔的特别之处，在于它的坡面真的是弯折的、有角度的。它的下半部分，同迈杜姆金字塔一样，坡度为54°；上半部分，则为43°。有学者指出，当弯曲金字塔建到一半时，迈杜姆金字塔发生了崩坍，为了安全起见，工程师中途减小了坡度。斯耐夫鲁继续建造的下一个红金字塔，就采用了比较安全的43°外坡。大金字塔和后来的金字塔又恢复了超过50°的大坡度，那是因为使用了改进后的内部支撑技术。

如果只从总体上了解上述论点，我们不一定要搞清楚其中的每一个细节。埃及金字塔是国家组织的大型建设工程。每年尼罗河泛滥期间，有3个月的农闲期，大量农民无事可干，从而为工程提供了充足的劳力。（农业生产力因而不会受到建造金字塔占用大量劳力的影响。）与曾经有过的普遍看法不同，金字塔并不是强迫奴隶们建造的，而是通过征集（就像今天的军事征集）劳力来组成一支劳动大军。建造金字塔的工人由国家粮库供应粮食，竣工的金字塔用作去世法老的陵墓。围绕着埋葬法老，不可避免地发展起了复杂的神学、宗教仪式和辅助技术（如制作木乃伊）。但是，建造金字塔，主要是因为它们属于巨大的公共建设工程，可以通过建设活动来维持尼罗河河谷灌溉农业的经济活力，强化中央集权的政治和社会力量，特别是强化国家的力量。确实，大规模建造金字塔的时期，正好就是古埃及王国政治集权最厉害的时期。金字塔不仅是名副其实的国家建设活动，而且还是国力的象征。

图3.4　弯曲金字塔。这座金字塔的下半部分，坡度与迈杜姆金字塔相同，但是其上半部分的坡度，为了保证稳定性，被古埃及工程师在施工到一半时减小了。弯曲金字塔和迈杜姆金字塔显然是同时一起建造的。工程师们获知迈杜姆工地发生了事故，才中途减小了弯曲金字塔的坡度。