減壓室立大功！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胡夫金字塔內(nèi)部頻率穩(wěn)定，有效保護(hù)墓室

大約在公元前2500年，埃及偉大的法老胡夫啟動(dòng)了一項(xiàng)浩大的建筑工程。他的目標(biāo)是在吉薩高原上建造一座宏偉的金字塔，作為自己未來(lái)的陵墓，旁邊還有一系列為他的妻子們準(zhǔn)備的小型金字塔。

在長(zhǎng)達(dá)26年的時(shí)間里，成千上萬(wàn)的勞工搬運(yùn)并堆砌了超過(guò)230萬(wàn)塊石灰?guī)r和花崗巖，最終建成了這座高達(dá)約146米的紀(jì)念碑。在隨后的數(shù)千年里，這座建筑奇跡經(jīng)受住了歲月的無(wú)情侵蝕。

如今，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，胡夫大金字塔的精妙結(jié)構(gòu)不僅能抵御歲月，還能抵御另一種災(zāi)難：地震。

在周四發(fā)表的一項(xiàng)研究中，來(lái)自埃及和日本的研究人員從大金字塔內(nèi)部及周?chē)?0個(gè)不同區(qū)域收集了共振數(shù)據(jù)（即振動(dòng)波），以觀察這座紀(jì)念碑如何響應(yīng)地震活動(dòng)。

他們發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)具有分散地震振動(dòng)的卓越能力，使其在面對(duì)原本具有破壞性的地震時(shí)，能表現(xiàn)出堅(jiān)如磐石的穩(wěn)定性。

在金字塔4600多年的歷史中，它挺過(guò)了無(wú)數(shù)次地震，而周邊的許多建筑早已在地震中被摧毀。

這些發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）期刊上的發(fā)現(xiàn)，為古埃及工程師們本就令人驚嘆的智慧增添了新的維度。

盡管研究展示了建造者令人印象深刻的技術(shù)，但研究人員也指出，他們無(wú)法確切地說(shuō)明這些技術(shù)是否是為了應(yīng)對(duì)地震而刻意設(shè)計(jì)的。

莫斯塔法說(shuō)：“我們將此視為埃及建造者們?cè)跀?shù)個(gè)世紀(jì)里從成功與失敗中不斷學(xué)習(xí)的巔峰之作。感覺(jué)就像揭開(kāi)了一個(gè)隱藏在我們眼皮底下數(shù)千年的經(jīng)驗(yàn)工程學(xué)杰作。”

埃及對(duì)地震活動(dòng)并不陌生。在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)里，開(kāi)羅附近發(fā)生過(guò)幾次造成災(zāi)難性后果的地震。1992年10月，一場(chǎng)5.9級(jí)地震襲擊了開(kāi)羅西南約20英里處，對(duì)高原地區(qū)造成了嚴(yán)重破壞。

超過(guò)12.9萬(wàn)座建筑物受損或被毀，其中包括超過(guò)三分之一的當(dāng)?shù)孛裾ＴS多古老的清真寺大理石結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。帝王谷的許多陵墓也受損嚴(yán)重，需要新的內(nèi)部支撐加固。

埃爾加布里說(shuō)：“用巨大且緊密互鎖的石塊建造的古代建筑，通常比后世建造的建筑受損要輕得多。”

他補(bǔ)充道，大金字塔的許多先進(jìn)建筑特征早已被研究人員所知。這座紀(jì)念碑底部最寬，跨度超過(guò)230米，提供了防止其輕易倒塌的結(jié)構(gòu)完整性。它還具有高度的對(duì)稱(chēng)性，并利用了堅(jiān)固的基巖地基。

莫斯塔法補(bǔ)充說(shuō)：“它在結(jié)構(gòu)上具有韌性這一點(diǎn)，從未讓人懷疑過(guò)。”

許多巧妙的設(shè)計(jì)源于金字塔建造技術(shù)的不斷創(chuàng)新史。早期的建筑建于開(kāi)羅以南約19英里的薩卡拉（Saqqara）城。

其中最古老的是左塞爾金字塔（也稱(chēng)階梯金字塔），它比大金字塔早了一個(gè)多世紀(jì)。它的外部形狀與胡夫的金字塔不同，呈現(xiàn)出粗壯的階梯狀上升，而不是吉薩金字塔群那樣的連續(xù)斜坡。

胡夫可能的父親——法老斯尼夫魯（公元前2613年至2589年在位），后來(lái)建造的大型金字塔開(kāi)創(chuàng)了吉薩金字塔群那種光滑側(cè)面的形狀。

在胡夫于公元前2566年去世后，古埃及人繼續(xù)建造金字塔。雖然其中一些金字塔沿用了與他相同的結(jié)構(gòu)規(guī)劃，但另一些則試圖削減成本。

胡夫的兒子兼繼任者杰德夫拉在開(kāi)羅以北建造了一座金字塔，部分利用了一座山丘來(lái)增加其宏偉感。這種嵌入山體的建筑減少了互鎖石塊的使用，從而降低了穩(wěn)定性。

幾個(gè)世紀(jì)后由阿蒙涅姆赫特三世建造的所謂“黑金字塔”，主要由泥磚建成，這種材料比實(shí)心石灰?guī)r塊更便宜，但也更容易風(fēng)化。較弱的基底材料導(dǎo)致它們因侵蝕和老化而更快退化。與胡夫金字塔不同，其中一些建筑后來(lái)已經(jīng)完全倒塌。

在檢查吉薩大金字塔期間，地震學(xué)家測(cè)量了其內(nèi)部墓室和通道（包括國(guó)王墓室、王后墓室、減壓室和地下墓室）內(nèi)的振動(dòng)頻率。

他們使用了一種名為“環(huán)境振動(dòng)分析”的無(wú)損技術(shù)，這使得他們能夠測(cè)量振動(dòng)如何在不同的石塊、隧道和內(nèi)部空腔中傳導(dǎo)。這些數(shù)據(jù)將幫助他們理清該結(jié)構(gòu)如何響應(yīng)地震。

他們的結(jié)果顯示，整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體共振平均在2到2.6赫茲之間，這表明振動(dòng)在石塊之間均勻回蕩——這是穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)志。分析還發(fā)現(xiàn)，這些振動(dòng)與金字塔周?chē)寥赖恼駝?dòng)不同，后者的振動(dòng)頻率約為0.6赫茲。

莫斯塔法說(shuō)：“金字塔的主導(dǎo)振動(dòng)頻率與周?chē)寥赖念l率存在顯著差異，這可能會(huì)減少地震期間的共振效應(yīng)。”通過(guò)減少共振，大地劇烈振動(dòng)的破壞潛力被降到了最低。

未參與該研究的埃及蘇伊士大學(xué)地球物理學(xué)家艾哈邁德·埃爾杜索基（Ahmed Eldosouky）對(duì)此表示贊同。

埃爾杜索基說(shuō)：“對(duì)金字塔內(nèi)部許多部分的測(cè)量顯示出相對(duì)一致的基本頻率。考慮到這座紀(jì)念碑的年代和建造時(shí)期，這種程度的動(dòng)態(tài)均勻性表明其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)極其穩(wěn)定。”

研究人員還發(fā)現(xiàn)，減壓室有助于降低其正下方的國(guó)王墓室中的破壞性頻率。這些腔室中的頻率有所降低，這有助于平息國(guó)王墓室周?chē)牡卣鸹顒?dòng)，并防止結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)遭受損壞。

根據(jù)莫斯塔法的說(shuō)法，這一新發(fā)現(xiàn)表明，古埃及建造者通過(guò)幾代人細(xì)致的觀察和改進(jìn)，發(fā)展出了極其有效的建筑實(shí)踐。他說(shuō)：“即使使用現(xiàn)代科學(xué)工具來(lái)審視，他們的成就依然非凡。”