金字塔的资料
在埃及首都开罗西南10公里处的吉萨区,有三座巨大的金字塔,分别是胡夫金字塔、哈夫拉金字塔和孟考拉金字塔,有人将它们合称为大金字塔。
在三座大金字塔中,又以胡夫金字塔为最——
高度达到了146.59米,从4600年前建成之后开始,在四千多年的时间里,胡夫金字塔一直是世界上最高的建筑;
这座宏伟的建筑总体积约260万立方米,几乎是完全实心的;
它包含的石料每一块都非常巨大,重量在1.5-50吨之间,总体重量约为685万吨。
当我们说大金字塔的时候,通常指的是胡夫金字塔。没有人知道在其他地区的人类还以原始部落的形式生存时,古埃及人是如何凭借自己卓越的智慧和惊人的才华建立起了这座人类的奇迹。也许我们永远无法复原他们的建造过程和方法,但是或许可以推测出来:为了建造这座大金字塔(本文中皆是指胡夫金字塔),一共有多少人曾经付出过汗水甚至可能是生命。
公元前5世纪,在胡夫金字塔建成大约2500年后,古希腊历史学家希罗多德进行了估算,认为这座建筑平均每年都要动用10万劳力工作3个月,一共花了20年的时间才建造完成。
1974年,德国出生的英国物理学家库尔特·门德尔松(KurtMendelssohn)则认为,胡夫金字塔的建造并不需要那么夸张的人数,大约需要1万名长期的建造工人和7万名季节性的工人,就可以完成。
最近,捷克裔加拿大科学家瓦克拉夫·斯米尔(VaclavSmil)通过一些物理学的计算,提出了新的推测。而根据他的推测,建造大金字塔的工人数量可能比门德尔松的理论还要更少。
首先,他从这些石块被抬到高处的重力势能来考虑。重力势能的公式很简单:Ep=mgh。也就是说,我们只需要知道每一块砖的质量和高度,就可以计算出它被抬起时增加的重力势能,进而求出整座大金字塔所具有的势能。斯米尔按照大金字塔砖的密度为每立方米2.6吨计算,得出大金字塔总质量为675万吨(和我们上面说的差不多),最终结论是:大金字塔的总势能为2.4万亿焦耳。
接下来,只要把这些能量均摊到工人的身上就可以了。一般来说,一个体重为70公斤的人正常的新陈代谢作用下,每天会消耗750万焦耳能量。如果他每天都进行相当的体力劳动,这个数字还要增加约30%。按照转化效率来算,这30%的能量中,有大约20%会转化到实际的工作,那就是450千焦。那么,按照大金字塔2.4万亿焦耳的势能除以这个数字,得到的结果是:需要一个人工作530万天。如果按照希罗多德估算的20年工期、一年300天计算,那么只需要900人就可以达到这个指标。
我的乖乖,这个结果比之前的推算都要小得多。
当然,除了抬起这些巨大的石块之外,建造大金字塔还有许多其他的工作。
首先,这些石料不可能是一开始就在这里的。为了搬运这些石料,并且把石料安放在升降的设备上,至少需要同等数量的工人。而且,这些石料也不是采出来就如此平整的,还需要一定的打磨。总的算下来,这些分工不同的工人加在一起,大约需要3300人。
另外,这些建筑工人也不可能是“散养”的,必须有人监工。同时他们也需要有后勤,比如有人为他们建造房屋、烹饪、洗衣服等等,以及特定的部门打造工具。再加上设计者、组织者等等官员,加在一起也是相当惊人金字塔的资料的数字。斯米尔简单地将这个数字翻了个倍,也就是6600人。即便如此,这和希罗多德以及门德尔松所估算的结果也相去甚远。
据考古学家分析,在大金字塔建造的年代,古埃及古王国后期的人口可以达到150-160万。因此,这样的劳力人数并不会对一个王国造成太大的经济负担。
当然了,斯米尔在这里还有一点没有提及,那就是工作时间。希罗多德按照每年工作一个季度来计算,而斯米尔是按照全年无休计算的。不过,即便考虑了这个因素,斯米尔的理论里所需要的人数也不过三万左右,远没有希罗多德想象的那么夸张。
(图片说明:现代游客在金字塔旁感受古人的智慧)
即便如此,能够集结起如此多的劳动力,并且通过完整的后勤制度和管理机制,让他们有序地完成金字塔的搭建,这一点仍然值得我们惊叹。在那个年代,我国的古人还蜷金字塔的资料缩在黄河流域中段的一隅,轩辕黄帝还在和蚩尤进行原始的部落战争。而在遥远的尼罗河,已经有几千甚至几万人团结起来,建造起了这样一座奇迹般的建筑。
20世纪90年代,考古学家在大金字塔附近发掘了一处工人墓地,以及为了建造后来两座金字塔时安置建造者的定居点地基。根据这些遗址的规模来看,其所容纳的人数不超过20000。
按照斯米尔的说法,埃及第四王朝的法老胡夫大约在公元前2530年去世,他的儿子哈夫拉大约在公元前2520年开始建造自己的金字塔,至于孟考拉金字塔,大约始建于公元前2490年。这三座巨大的金字塔的建造时间如此密集,但是周围的工人定居点最多只能容纳20000人,从中我们可以看出其建造速度有多么惊人。
在文章的最后,斯米尔指出:之所以这些金字塔建造速度如此出乎我们的意料,是因为古埃及人对此已经轻车熟路了。也许在建造第一座金字塔的时候确实非常艰苦、困难,建造第二座金字塔的时候也会遇到坎坷。但是,当他们建造了如此多的金字塔之后,其他的金字塔只不过是复制前面的工序罢了,速度自然也就更快了。
不过,古埃及人能够建造起如此惊人的巨大建筑,仍然令我们感到匪夷所思。至于他们究竟有着怎样的智慧,又是具体通过怎样的方式建造起大金字塔的,还要期待考古学家们更多的发现了。