湾区金头脑

徐志摩的思路，徐霞客的文笔。天马行空，喜欢写作。阅读历史、地理等知识，追寻探险背后的故事。曾上电视参加益智类竞赛节目-金头脑，并夺得月优胜。这就是我，一个爱好广泛的小伙子。

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比萨斜塔的迷思

(2020-08-03 07:00:50) 下一个

提起比萨斜塔，相信很多网友都听说过中学教科书上有一篇文章“两个铁球同时落地”。

书中说古希腊科学家亚里斯多德曾提出：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，物体越轻，则下落得越慢。两千年后，年轻的意大利科学家伽利略表示这一说法不对。他认为物体下落的速度与重量无关。为此，他还特地在家乡的比萨斜塔上做实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下，结果两个铁球同时落地，由此发现了自由落体定律。

除了是这次著名的科学实验的见证者外，比萨斜塔还因为长时间倾斜却没有倒塌，而被誉为建筑史上的奇迹。

如此名声在外的建筑，我当然不能错过。几年前的意大利之行，让我终于有机会一睹风采。

当我来到比萨斜塔所在的奇迹广场时，和我想像中的场景不同，比萨斜塔并不是独自矗立在广场中央接受游客的膜拜，而是和另外几幢建筑物“挤”在一起，其风采甚至还被旁边的大教堂所“夺走”。

比萨斜塔是一座教堂的钟楼，于1173年开始动工兴建。原设计是一座八层，54米高的白色闪光的中世纪风格建筑物。

在工程动工了十二年后，当钟楼修建到第四层时，发现由于地基不均匀和土层松软，导致钟楼已经倾斜偏向东南方，工程因此暂停。

1231年，工程继续，第一次有记载钟楼使用了大理石。建造者采取各种措施修正倾斜，刻意将钟楼上层搭建成反方向的倾斜，以便补偿已经发生的重心偏离。1278年进展到第七层的时候，塔身不再呈直线，而是为凹形。工程再次暂停。

1360年，在停滞了差不多一个世纪后钟楼向完工开始最后一个冲刺。1372年摆放钟的顶层完工。54米高的8层钟楼共有七口钟，但是由于钟楼时刻都有倒塌的危险而没有撞响过。

根据历史资料，比萨斜塔在几个世纪以来的倾斜是缓慢的，它和地基下方的土层实际上达到了某种程度的平衡。1817年，斜塔的倾斜度是5度，几百年间它的倾斜仅增加了5厘米。因此人们也没有对斜塔进行特意的维修。

当时的人们普遍怀疑比萨斜塔的倾斜和它地基下方的土层有关。然而，对斜塔造成巨大危胁的，不是大自然的力量，恰恰是人们的好奇心。1838年，意大利工程师在原本密封的斜塔地基周围进行了挖掘，以探究地基的形态，揭示圆柱柱础和地基台阶是否与设想的相同。这一行为使得斜塔失去了原有的平衡，地基开始开裂，最严重的是发生了地下水涌入的现象。这次工程后的勘测结果表明倾斜加剧了20厘米，而此前267年的倾斜总和不过5厘米。事件发生后，人们不得不采取紧急维护措施，在地基间插入材料，保证塔楼能够维持更长时间而不倒下。几年后，比萨斜塔的加速倾斜趋于平稳，减少到每年倾斜增加约1毫米。

进入二十世纪，随着对比萨斜塔越来越精确的测量，使用各种先进设备对地基土层进行深入勘测，以及对历史档案的研究，发现比萨斜塔在最初的设计中本应是垂直的建筑，但是在建造初期就开始偏离了正确的位置。

比萨斜塔之所以会倾斜，是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下的有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，因此土质在建造时便已经沙化和下沉。

其实，类似的沉降和倾斜在现代建筑物并不罕见。在旧金山，最有名的沉降例子是楼高近二百米的千禧大厦Millennium Tower. 让我比较好奇的是，比萨斜塔在动工后的第十二年就已经开始倾斜，但中世纪的比萨人还是花上近两百年的时间把这幢倾斜的建筑物盖好。其中的缘由恐怕只能从历史书上寻找答案了。

据历史记载，在比萨斜塔开始动工时，比萨还是地中海上的海上强国。后来，随着比萨海军被热那亚海军重创，以及港口遭到泥沙淤积，比萨的地位一落千丈，还数次遭到了其他意大利邦国的围攻。也许，比萨人要通过这幢“斜而不倒”的建筑物的完工，来宣示自身的特有气质，在历史上留名。

在比萨斜塔完工的三十多年后，比萨城被佛罗伦萨共和国吞并。

自比萨斜塔建成后，人们曾多次进行维修工程来减少它的倾斜度甚至想帮它“扶正”。其中最近的一次，也是最有效的一次维修工程在1990年展开。经过11年的修缮，耗资3900万美元，这幢重约一万五千吨的建筑物被扶正44厘米，倾斜角度从5.5度减至3.99度，基本上达到了预期的效果。专家认为，只要不出现不可抵御的自然因素，经过修复的比萨斜塔，300年内将不会倒下。