在古埃及金字塔的建造过程中,巨石搬运是一个关键且极具挑战性的环节。多年来,学者们提出了多种猜想,其中水运、浇筑和滚木法较为著名。
(一)水运法
近年来,考古学家在金字塔附近发现古代尼罗河支流遗迹,结合沉积物核心样本与卫星图像分析,确定其在众多金字塔建造时期从附近流过,且许多金字塔建有步道与河岸相通。古埃及人利用尼罗河水系,将开采好的巨石用船只或木筏装载,顺着水流运往金字塔建造地。
在运输时,可能在巨石上捆绑绳索,通过岸边人力或牲畜牵拉调整方向,也可能利用水流速度和角度,在河道设置简易引导设施。此外,在干涸的古运河河床上发现大量用山羊皮制成的充气囊袋,每个囊袋提供约3吨浮力,正好与单块石材重量相符。古埃及工程师利用尼罗河汛期,构建超过80公里的运河网络,通过精密水闸系统,将石材放在特制芦苇筏上,利用气囊浮力使巨石平稳运输。石材到达现场后,考古学家在金字塔北侧发现螺旋上升的输水涵洞,这个5度倾斜、环绕塔身的黏土沟槽,通过分段注水形成连续浮力轨道。
实验显示,在涵洞注满河水时,12头公牛即可轻松拉动15吨重的花岗岩,将其提升至百米高度。每建一层,工人就用夯土加高涵洞基座,形成自生长的运输系统。
考古发现的河道遗迹、充气囊袋以及输水涵洞等为水运法提供了有力证据。水运借助水流的力量,可节省大量人力,且能运输较重的巨石。剑桥大学的模拟显示,这种方法可使每块石材的移动能耗降低92%,说明其在能耗方面具有很大优势。
巨石体积庞大且沉重,在水中控制其漂浮和转向是个难题。虽然可以通过绳索牵拉和设置引导设施来解决,但实际操作中仍存在一定难度。此外,水运依赖于尼罗河的水位和水流情况,如果遇到干旱或水位过低的情况,运输将受到影响。
(二)浇筑法
科学家对金字塔石块进行成分分析,发现其含有类似混凝土的物质,微观结构呈现无固定结构或像玻璃一样的特征,还有大量小气泡,与天然石灰岩有明显区别,进而推测金字塔可能是用混凝土浇筑而成。
古埃及人可能就地取材,利用当地丰富的石灰岩资源,将其粉碎后与其他物质混合,也许还加入从尼罗河岸边获取的泡碱,这种物质在混凝土的凝固过程中起到关键作用。制作好混凝土后,使用木材或其他材料制成的模具进行浇筑,模具形状和尺寸根据金字塔石块的要求而定。将混凝土倒入模具后,经过一段时间的凝固,就形成了金字塔石块。
浇筑法能够解释石块的整齐划一以及石块之间缝隙如此之小的原因,因为混凝土在液态时可以更好地填充缝隙,使整个结构更加紧密。而且就地取材的方式可以减少运输成本和难度。目前并没有确凿的考古证据证明古埃及人掌握了混凝土的制作和浇筑技术。虽然成分分析显示石块含有类似混凝土的物质,但这并不足以完全证明是浇筑而成。此外,制作大量的混凝土需要耗费大量的时间和人力,且在当时的技术条件下,如何保证混凝土的质量和凝固效果也是一个问题。
(三)滚木法
滚木法的原理是利用圆木滚动时产生的滚动摩擦来搬运巨石,这是一种相对省力的方法。将圆木放置在巨石下方,当推动巨石时,圆木滚动,巨石就会随着圆木的滚动而向前移动。美国物理学家的研究也表明,在巨石块四周捆绑木棒,滚动搬运石块将很大程度地减少阻力,提高搬运速度,节省人力和物力。
滚木法原理简单易懂,在一定程度上可以减少搬运巨石时的阻力,提高效率。而且圆木在当时的环境中相对容易获取。古埃及的森林资源相对有限,要获取大量用于搬运巨石的圆木是一个难题。此外,在实际操作中,控制巨石的滚动方向和速度并非易事。一旦方向失控,巨石可能会偏离预定路线,甚至引发危险。虽然可以通过多人协作来解决,但这也增加了人力成本和操作的复杂性。
这三种巨石搬运方法都有其独特的原理、可行性和局限性。目前,没有一种方法能够完全解释金字塔建造过程中巨石搬运的所有问题,也许古埃及人在实际操作中综合运用了多种方法,才完成了这一伟大的工程。