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金字塔建造秘密在高科技面前一览无余,真相让所有人瞠目结舌

2019-08-19  育则维善...

用现代化的高科技手段来验证古代建筑的建造技术,那些古文明遗迹还有什么秘密可言呢?不过验证结果让人吃惊,现代人的智慧能力也不一定就是无所不能。

金字塔

建筑界知名设计大师史蒂夫.伯罗斯极度痴迷于各类建筑,他最成功的设计杰作有北京的鸟巢体育馆、曼彻斯特的阿提哈德球场及慕尼黑的安联球场等著名标志性建筑。

史蒂夫同样也痴迷于古代的一些著名建筑的研究,他邀请了阿肯色大学空间技术中心的马尔科姆.威廉森和卡特琳.史蒂文斯两位世界知名科学家,组建了一个团队展开了对古埃及金字塔的研究探索,利用当前最先进的三维激光扫描技术对金字塔进行深度扫描解剖,以试图揭开古埃及金字塔的建造之谜。

三维激光扫描技术是利用了脉冲式原理和相位差原理对空间及建筑结构瞬间测得三维坐标值,对一些复杂多变的不规则场景可以获取数十亿的测量结果形成空间点云数据,计算机可以快速无误的生成可视化三维模型。

三维激光扫描仪

史蒂夫团队将使用三维激光扫描仪对整个金字塔实施内外测量扫描,用计算机建立三维透明可视图像,来揭开古代埃及金字塔的设计建造秘密。

古埃及文明诞生于5000年前的非洲尼罗河下游河畔,是世界上最为神秘的文明之一,其中闻名遐迩的胡夫金字塔代表了古埃及文明的最完美的建筑杰作,它也代表着古埃及文明最顶级的建筑技术水平,是世界古代建筑史上的一大奇迹。

考古学家认为在金字塔建造之前的100年前,古埃及人的建筑技术能力还仅仅停留在用土砖建造简单陵墓(马斯塔巴)的层面上,为何奇迹般的在一个世纪内让建筑技术突飞猛进,神一样的进入建造大型金字塔的水平阶段,就算是采用当前的高科技手段建造都是一大难题,难道真的是有地外文明协助的结果?

马斯塔巴

左赛尔阶梯式金字塔

为了揭开这个谜底,史蒂夫团队决定先从最古老的佐塞尔(ZOSER)法老金字塔(阶梯式金字塔)入手,佐塞尔法老金字塔是古埃及第一座金字塔也是世界上最古老的石质建筑体,位于埃及西南方27公里的萨拉卡(SAQQARA),塔呈6级台阶式梯子状因而得名,塔高60米基座南北长约140米,东西长约120米,建造年代在公元前2630年左右,是为法老佐塞尔建造的陵墓,塔内通道和密室错综复杂宛如迷宫一般。

阶梯式金字塔

史蒂夫团队最先着手左赛尔金字塔是有原因的,史蒂夫认为要想破解金字塔之谜,要想了解古埃及建造金字塔技术的精湛之处,从它开始是一个关键所在。不要简单的认为古埃及人建造金字塔是随意把石块垒加上去就完事,他其实是一个复杂的建造过程,没有一个庞大的建造计划根本不可能完成这样的杰作,确实是一个非常巨大的挑战。从石块到泥浆这显然是个巨量的数字,这背后所折射出的是古埃及人的智慧结晶,光从设计这一层面去论证就足以让现代的工程师专家汗颜。

建造金字塔需要成千上万的劳工和大量的设计监工人员,他们需要信息交流和施工计划,需要庞大的后勤支援即财力物力支撑,需要精湛成熟的设计思想来指导并转化成施工技术,另外还需要那种开天辟地般的雄心壮志才可以完成建造使命。

佐塞尔法老

对于金字塔建造团队的组织协调问题,古埃及历史学家克里斯.诺顿认为古埃及人开始建造金字塔,意味着见证了他们社会的高度阶级化的开始,最高阶级的统治者法老集权于所有的资源掌控,从上而下所有的人必须要认同法老最高统治者的决策和计划,必须要对其付出实施行动,在权力剥削和精神信仰作用下让他们完成这一宏伟的建造计划。在每一座金字塔中都有法老的陵墓,法老的尸体(木乃伊)放在金字塔中的墓室里,按照古埃及人的信仰认为国王死后尸体保存完整有利于来生转世,所以国王不惜花费巨大代价为自己建造金字塔陵墓。

史蒂夫团队用三维激光扫描仪对阶梯式金字塔进行了里里外外大扫描,然后将数据传给计算机,计算机运用强大的计算能力来分析数据并绘制成新的三维可视化数据模型。数据模型不但可以实行360度任意角度旋转可视,还可以对内部复杂的结构进行分析建模,在对数据审视检索中做到内外透视效果。

阶梯式金字塔

史蒂夫参照金字塔数据模型进行分析,从中想看出金字塔的建造设计上存在哪些神秘的线索。透过数据模型检索史蒂夫发现,阶梯式金字塔的建造特点,他分析认为佐塞尔金字塔的最下层(地基处)是一个简单的马斯塔巴结构,在佐塞尔法老之前的墓穴都是土质低矮的平顶结构,建筑体积非常小且都是以土葬形式安葬法老尸体。佐塞尔法老不满足于现状,他有足够的资源基础作为后盾,他要求将马斯塔巴加大加高,采用石块作为建筑材料。

在建造中工程师发现要想不断地往高处建造,就必须要面对承受巨额重力的现实,要做到将巨大的重力分散到地基就必须要加大地基面积,加高时将每一层逐渐缩小建筑面积,直到顶层形成最小的建筑规模,这样金字塔巨大的重力被巧妙地分散到了最下层地基上。最终金字塔采用了6级台阶式的建造结构,完成了佐塞尔法老的建造计划。

激光扫描建模

如果光看外型阶梯式金字塔能提供给史蒂夫的信息有限,那么几乎所有的秘密都在金字塔的内部结构中。从数据模型中史蒂夫看到,墓室被建在金字塔地面之下,通过隧道连接地面,地面之上金字塔部分是一个实心的整体,所有的重力都均匀的分散到地面,而地下的墓室无需要承受整个金字塔所给予的压力,只承受了极小的部分压力而处于安全不受影响的范围。

从内部建筑结构可以看出,古埃及工程师在建造第一座金字塔时已经懂得了简单的力学原理,但没有将墓室建在地面以上的金字塔内,至少是因为当时他们还未掌握解决承重的问题,或者说还未有成熟的设计方案产生。这就是说第一座金字塔是没有建筑经验可寻的,他们或许是摸着石头过河边走边摸索经验,但最后居然成功了。

崩塌式金字塔

美杜姆金字塔(崩塌式金字塔)

开罗往南80公里的美杜姆(MEIDUM)有一座崩塌式金字塔,于其它金字塔截然不同。崩塌式金字塔起建于约公元前2575年,建造者是伟大的战士法老斯尼夫鲁。

崩塌式金字塔主体为两期工程,第一阶段建造的是阶梯式金字塔即主体内核,第二阶段施工是在内核的基础上增加外部建筑部分,但遗憾的是外壳部分施工以失败而告终。斯尼夫鲁法老并不满足以阶梯式金字塔的外型,他要求将阶梯式金字塔部分为内核,在外层附加平顺光滑的外壳,让金字塔呈现出光滑的三角斜面状态。但在施工中由于内核倾角大陡峭,外壳附着力不够造成了外层建筑部分坍塌,故而名曰崩塌式金字塔。

斯尼夫鲁法老

史蒂夫团队对崩塌式金字塔进行了全面的激光扫描,史蒂夫分析数据模型找出其中隐藏的秘密线索,显然他找到了古埃及人所犯的致命错误。他指出古埃及人已经懂得使用剪力键的原理,在金字塔侧面都明显存在剪力键带区域,他们试图利用剪力键带跟外层建材连接,以此来增加附着力起到牢固外壳的作用,但遗憾的是由于面积不够和内核主体倾角太大,造成了外部建材脱落,上半部分只剩下主体部分的建筑结构。

从外表来看古埃及人的建造设计思想发生了变化,试图往大型完美结构转变,但在设计和施工上产生了致命的错误,导致了建造计划失败,但有一点可以说明有了很大的技术进步。内部墓室的建造技术较之前的阶梯式金字塔是不是有了巨大的进步呢?

崩塌式金字塔

激光扫描结果显示,法老的墓室已经巧妙的被建造在金字塔主体之内,墓室在塔中的空间结构呈三角形状态,令人吃惊的是承重方式居然采用了“叠涩”原理,将石块叠加到顶部形成三角形的墓室结构,巧妙地将金字塔的重力分散化解到墓室外围而到达地面。仅从这一点就可以说明了古埃及人开始掌握了重力控制技术的原理,这相对于之前的金字塔而言无疑是一大技术进步,但相对于胡夫金字塔的经典式外型还有一段路要走。

弯曲式金字塔

弯曲式金字塔

弯曲式金字塔位于开罗南40公里的代赫舒尔(DAHSHUR),塔底座为正方形边长188.6米,高约101米,下底角54度,塔中部49.7米处角度变成了较为平缓的43度,从下往上看塔边出现了弯曲形状,因此被称为弯曲金字塔。弯曲金字塔始建于公元前2560年,是斯尼夫鲁建造的第二座金字塔,较坍塌式金字塔晚了15年之久,是一座外表光滑造型的金字塔。

对于弯曲金字塔的成因专家学者提出了两种观点,一种是说在建造过程中发现按照54度角往上垒加石块就会超出预定的高度,会超过了200米的高度,如果不改变角度减小高度就会无法承受重力,因而发生坍塌事故,所以在建造半途中收缩了上部角度减少了建筑体积。

弯曲式金字塔

另一种观点认为是本来就设计成弯曲的造型,从上而下都是一气呵成,根本就不存在在建造中出现的失误问题。

史蒂夫同样认为第一种观点符合他的预期和看法,他认为金字塔内部石块切割粗糙大小不一,且石缝非常不均衡,在建造到一定高度时发现数百万吨级的石块因重力因素发生了移位,建造者不得不半途采取补救措施将上面以较小较轻的方式封顶,以在合理的范围内减轻重量尽快顺利完工,所以才出现了弯曲造型。

这两种理论到底谁是谁非在史蒂夫的高科技仪器下很快即就会水落石出,史蒂夫将会揭晓古埃及人为何建造一座弯曲造型的金字塔,同时也验证自己的论断是否正确。

激光扫描建模

然而扫描结果出乎史蒂夫本人的意料之外,他本来以为金字塔的外层光滑饰面岩石会出现内凹的结果,一旦出现内凹就说面在建造过程中因为庞大的重力超出了设计之初的预算,地面下陷塔体在重力下移位变形,然后被迫式改变了上面部分的形状。但其实在扫描了四个侧面以后史蒂夫发现,侧面平滑的石块非但没有内凹,反而是出现了正常幅度的外凸状态,建筑体因为重力将表面适度向外拉伸扩张是正常的,这说明在建造中没有出现意外的麻烦而让建造者被迫采取补救措施,也就是说弯曲的造型是本来的设计初衷,而不是因为设计上的失误采取的补救结果,反而是一大成功。

激光扫描建模

再看看金字塔内部的建造技术有没有出现重大的进步呢?史蒂夫进入墓室发现,古埃及人的建造技术出现了重大的飞跃式发展,法老的墓室空间出现了巨大的改变,墓室建造高16米近700立方米的三角形空间,墓室的规模之大可以看出建造者的雄心抱负远超想象,古埃及人已经掌握了建造更大空间的技术,他们具备了建造工程所需要的力学知识。弯曲金字塔的体积超过了100万立方米的规模,而内部墓室空间由几十立方米拓展到了700立方米,由此可见,从坍塌式金字塔到弯曲式金字塔15年间的技术进步如此之大。

经典之作胡夫金字塔(吉萨金字塔)

被冠于世界7大历史奇迹的胡夫金字塔,在今天仍然是世界历史上最神秘的建筑之一。

胡夫金字塔

胡夫金字塔竣工于公元前2550年左右建造时间20年,由古埃及第四王朝第二位法老胡夫建造。胡夫金字塔成锥体结构,底座为正方形四面为三角形,跟中国汉字“金”字相似所以被称为金字塔。

胡夫金字塔现高136.5米,底边长230米,四个角度为51度52分,四个三角形面积是高度的平方。塔体大约有230多万块巨石建成,体积约260万立方米,平均每块巨石2.5吨,最大石块近160吨。塔体采用石块分层铺设的原理层层加高收缩,石块相互交错形成台阶状墙面,直到顶部形成尖锥状,外层石块打磨切割光滑整齐,虽然几千年下来外表的石块出现严重程度的风化情形,但当初建造时的状态可以揣摩和想象出来。

胡夫

胡夫金字塔的四个面对应正东、正西、正北及正南四个方向,线条和角度误差几乎为零,塔体顶端的四条对角线相交点刚好是金字塔的正中心,也是地球子午线穿过的地方。墓室位于金字塔主体中间部位,分三个小墓室和一个主墓室(法老墓室),胡夫法老墓室在古代曾遭受过盗墓洗劫,尸体至今仍未在金字塔内找到。

胡夫金字塔的建造至今争议不断,在当时生产力低下的奴隶制社会,建造者是如何将这些天文数量级别的石块开采出运输至目的地?又是如何将这些巨石一块块垒加到100多米高度的?又是如何完美的利用了数学原理及天文学知识设计建造出了举世闻名之作?古希腊数学家亚里士多德认为建造金字塔至少需要10万劳工20年的建造历程,总共约需要超过7.3亿个工时的花费,很明显它是古埃及人最完美的建筑杰作。

胡夫金字塔墓室减压室模型

检验胡夫金字塔的完美之处就要扫描它的各处细节,从每一层石块缝隙开始扫描,到它的每一条边和角,激光扫描仪生成的数据模型实在是太完美了,让史蒂夫团队大呼神奇。史蒂夫检索金字塔的每一层石缝并连成一条水平直线,其水平度仅仅相差3厘米,这对于底边长度230米的大尺度而言简直是微不足道,从底部开始至顶层所有的石缝水平度都未超过3厘米。四条斜边尺寸和四个角度数误差接近于0,旋转数据模型至顶部俯瞰状态,四条斜边的对角线与其完全重合误差等于0,数据模型生成的数据让人难以置信,这样的建筑杰作是杰作中的杰作,简直是让人无法想象,所以不难理解为什么很多人对金字塔的建造产生众多质疑问题的原因了。

叠涩技术原理

金字塔精确地外部构造无论从那个角度来看都堪称完美,史蒂夫认为建造过程中最难的是将四个面准确无误的至顶收尾形成一点,顶部这一点恰好是正方形金字塔的最中心点,这个数字太精准太完美了,以至于完美的让人以为根本不是人类所为。那么内部结构和外部比较是不是一样让人拍案叫绝呢?

主墓室内全部采用红色花岗岩建造,墓室体积相当于2层别墅大小,顶部采用平顶式承重结构,使用大约50吨重的数十块横条石当做承重主体,整个墓室空间显得宽阔庄重,法老的石棺存在于墓室一侧。史蒂夫认为金字塔在建造不到一百年的历史中,将以往所有最成熟最先进的技术都用在了胡夫金字塔的建造上了,所有的设计建造技术成果在这座建筑里开花结果,这和早期的墓室相比,采用顶部倾斜交汇形成三角形空间的设计思想不同,平顶式的顶部要承担巨大的承重能力,显然古埃及人的力学知识的掌握及设计思想都表现得相当成熟。

激光扫描模型

为了揭开胡夫金字塔内部墓室的结构之谜及墓室克服重力的关键因素,史蒂夫团队对内部墓室进行了激光扫描,扫描后发现了令人难以置信的结果。在法老墓室平定的上方古埃及人设计了三个小墓室(减压室),最上顶的一个采用三角形空间减压结构的“叠涩”技术,下面的两个减压室则仍然沿用平顶式结构,这样一来主墓室上方的所有的重力都被上方三个减压室给分流至墓室两侧墙壁传导到地面,尤其是最上层的减压室起到最关键的减压作用,将巨大的压力化解分流。减压室技术的出现代表了古埃及工程设计能力的巨大提升,也是墓室结构超越以往的技术体现。

吉萨的三座金字塔的排列和走向,是被古埃及人刻意而为之的,三个塔的东南角都同时指向神的发源地古城赫利奥波利斯并排成一条线,其含义是指向他们的太阳神--拉,三座金字塔(胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、门卡乌拉金字塔)中以胡夫金字塔最大至今保存相对最完整的一座。

激光扫描模型

通过当前高科技手段的验证,古埃及人的工程建造技术在世人面前一览无余,从中我们可以窥探出5000多年前的人类文明智慧确实无与伦比,金字塔之所以被世人看作是世界奇迹之一,是因为放在当前建造仍然是一种巨大的挑战,这也是为什么有众多的人对它着迷的原因。

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