【原创】五,胡夫金字塔的精确施工技术之谜

胡夫金字塔是唯一现存的世界古代七大建筑奇迹。4500多年的风风雨雨中能够保持的如此完好,与它的正四棱锥体建筑结构和完美的施工精度是分不开的。那么在没有先进测量工具的古埃及人是怎样自始至终保持金字塔的整体结构的完美精确度的呢?
今天的这篇文章着重解读这一金字塔未解之谜。这一解读是依据古埃及时代的科技水平和相关考古资料推测出的符合当时社会生产力发展水平和制造能力的合理的推论。

一、石材的选择和垒砌方式

胡夫金字塔建筑工程是用很多石块垒砌而成的块石砌筑工程,现代工程学中称之为“干砌石石砌体工程施工工艺”。其基本施工工艺流程是:抄平放线→立皮数杆→试摆→挂线→砌筑。埃及金字塔的施工流程也应该是基本一样的,因石块巨大而少一个试摆环节。

从胡夫金字塔建筑体的内部砌筑情况来看,它的外层到内层砌筑的石块的选择是不一样的。最外层外包石斜面是用白色石灰岩经过精心打磨的上下两面相互平行,与两个侧面和内向面成90°,外向面与底面成51°52′夹角的四棱台细料石(如图一所示)砌成。

上下层相互压缝,外向面则相互连片形成巨大三角形斜平面,构成雪白光滑的金字塔表面层。内侧的几排则用经过简单加工的比较规整的立(长)方体状粗料石砌筑,其上下层也尽可能地的采用相互压缝,再往里面,则用几乎没有经过加工的毛石块垒砌而成(如图二所示),在这些过程中用一些石块和泥土砂浆来填充空隙。

他们采用的这种聪明的砌筑方式,即能够保证外墙面体在建造过程中的测量精准度和建筑施工过程中的精准度,用以保障金字塔建筑的稳定性,还能大幅度地减少巨大数量的石材雕琢加工工程量,大大加快金字塔的建造进度。

二、最有可能采取的技术措施和施工测量辅助工具

建造如此庞大的正四棱锥体建筑物,在技术层面上需要保障几个非常重要的环节有;
①在于塔基的稳定性和塔基正方形四个边都必须在同一水平面上,
②在以后的砌筑工程中始终保持层面的正方形和各个层面的水平和外墙面的斜度,
③保持金字塔四个棱边的棱角线的角度(与水平面夹角 42°)和四个棱角线相交于顶点的向上直线。

第一;可能采取的技术措施
为此,他们首先选择坚硬的吉莎高地的石灰岩台基作为金字塔的地基。为保证塔基四边的绝对水平,他们很可能采用了非常简单直观却非常有实效的方法;就是沿测量好的塔基四边线用泥砖砌筑相互贯通的水渠,灌入水后沿其水平面画出塔基的水平线来确定其水准线。这也是很多专家学者们所认可的推论。

第二;可能制造和使用的施工测量辅助工具
在没有先进的测量工具的条件下,要在逐层砌筑210层金字塔的施工过程中,想要地控制每一层的同一高度和同一水平,古埃及工匠们只能依靠施工测量辅助工具,这种工具应该类似于一种在一般工程施工中经常使用的,被称作“皮数杆”的实用工具。
因为金字塔是正四棱锥形的特殊结构,所以他们的“皮数杆”除了简单地画有皮层厚度格线的直杆来垒砌和测量内层石块以外,他们还需要制造出至少两种符合其正四棱锥体结构特性的、有特殊几何结构体的“皮数架”,用来最大限度地减少在建造外包石斜墙面过程中所产生的误差以及能够准确测量的难题。

一种是:一个锐角51°52′,另一个锐角为38°08′,直角边上挂有锤线的直角三角形的皮数架,在其斜边上刻画有皮层格线的“斜面用三角皮数架”(如图三所示)。类似于古埃及的工具“麦开特”。是用于砌筑金字塔外层斜面体时,相邻两个棱线之间的挂线能够保持水平直线和外包石的水平摆放 ,以及保证外包石外向斜面能够形成一个斜平面。

另一种是:用于金字塔的四个棱角上,用以保持在金字塔建造过程中,每层施工层面的四个角在同一水平面和相邻两个边线相互成直角,同时还要确保棱角线与水平面夹角始终保持42°和棱角线始终保持直线的最为关键的应用工具“棱角用皮数架”,其结构如(图四)所示。

“棱角用皮数架”的两侧斜面上刻画有水平的皮层格线,其高度要达到4-6个皮层高度,它的0.00可能设在其高度的中间部分。建造时每一层面为1皮层,每砌2-3皮层为一次提升高度。在整个平面完成提升高度后将四个棱角线上的四个“棱角用皮数架”向上提升,使其沿已砌好的棱角石的棱线向上滑动,将其0.00点对准已完成的提升高度线,再进行如水平、对角线长度等检测和校正。
这样其皮数架的内棱角的下半部始终与已砌好的棱角石的棱角线紧密接触,以三点成一线原理能够始终保持一致的角度和直线,原理有点类似于我们现在所使用的滑模工艺。
这种建造方式只要垒砌的白色外包石和四个角上的棱角石块的加工尺寸和角度都精确,就可以在没有先进测量工具的情况下也能够在施工中减少误差,使结构达到精准要求。
以此可以推断,古埃及人正是利用这些简单的工具和方法,在没有精密先进测量工具的条件下,也能够最大限度地克服了建造过程中所产生的各种误差。能够在金字塔的建造过程中始终确保整体结构的精确度。

从金字塔附近出土的太阳船和胡夫母亲的墓室内出土的一些古埃及的木制家具等文物上可以推断,以当时的埃及工匠们技术能力已完全达到可以制造出这些简单应用工具的能力。

胡夫法老和他们的工匠们要制作这些实用用具(同时还为了获取相关工程技术数据来计算工程量和验证某些结构设计的可行性),就必须要精心建造一个精确的金字塔缩小模型。并以此为胎具,在其四个棱角上精确的制造四个“棱角用皮数架”和众多的“斜面三角皮数架”。在施工过程中这些皮数架有损坏和变形时,还可以以此重新制作出规格、尺寸完全一样的皮数架来替换使用。他们还可能以此制作出很多精确加工外斜面细料石和棱角细料石的专用胎、模具和专用检测工具,以便于能够快速准确的雕琢出标准角度和尺寸的外包石和棱角石。

1991年,埃及考古工作者们在金字塔东南角下清理出一座被称为“崇拜金字塔(Cult Pyramid)”的小型金字塔遗址,这很可能就是这一模型的遗迹。这一金字塔遗迹的底边边长约为23米,正好是大金字塔的1/10。外表面斜坡坡度也和胡夫金字塔一样的52°。现在很多业内学者都普遍认为,“崇拜金字塔”就是为建造胡夫金字塔而修建的模型,用于各种结构设置的设计和测试。
这一发现也为这一推测的成立,提供了重要考古依据。

下集连载预告:

揭秘埃及金字塔完整彻底的揭开埃及金字塔千古未解之谜:之六

胡夫金字塔施工顺序和方式之谜

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