古埃及金字塔建造技术 自动翻译

古埃及金字塔至今仍是人类最令人叹为观止的建筑成就之一。位于吉萨的胡夫金字塔建于公元前2560年左右，最初高达146米，由约230万块石灰石和花岗岩砌成，每块平均重量超过两吨。 要了解古代建造者建造这些宏伟建筑的方法，需要借助考古发现、工具分析、石工痕迹研究以及历史记录。

古埃及人采用了一套复杂的技术体系，涵盖了建筑的各个阶段 — — 从采石到精确地将石块放置在高处。这些方法展现了他们对工程学、数学和大规模劳动力组织方式的深刻理解。埃及和苏丹各地建造了大约318座金字塔，展现了几个世纪以来建筑技术的不断进步。

采石场的石材开采

大部分金字塔主要由石灰石、花岗岩和其他当地材料建造而成。主要石块采自金字塔正南的吉萨高原，即如今被称为“中央地带”的区域。建造过程中使用了一种特殊的货币石石灰岩，这种石灰岩由史前海洋生物化石形成，仔细观察后，在一些金字塔石块上仍可看到其圆盘状的特征。

用于包覆的优质白色石灰石由船只从位于尼罗河东岸、吉萨高原东南约10公里处的图拉采石场运过尼罗河。2013年，人们发现了被称为“梅尔日记”的莎草纸，它是由一位负责从图拉运往吉萨的石灰石运输的监督员在胡夫统治第二十七年所写。花岗岩石块则从南部900多公里外的阿斯旺运来。其中最大的一块重达25至80吨，被用于国王墓室的天花板及其上方的卸货室。

采石过程劳动密集，需要专业知识。工人们会在石块之间划出小缝隙，刚好够切割石块的工人使用。切割石块需要使用铜镐、铜凿、花岗岩锤、粗玄岩和其他坚硬的石器。尽管铜质相对较软，但在古王国时期，它仍然是制造工具的主要金属。

古埃及的石匠使用一种技术，在天然石材表面凿出凹槽，将木楔插入凹槽，然后将其浸泡在水中。随着水分被吸收，木楔膨胀，从而切下可加工的石块。切割完成后，需要用铜凿和石镐将其加工至所需尺寸，以避免运输时承受过重的重量。

工具和加工技术

在吉萨一个工人村落发现的古王国时期铜制工具，为了解当时的石器加工技术提供了线索。20世纪70年代，考古学家发现了15件铜制工具，分别属于参与金字塔建造的金属工匠、纺纱工、木匠、渔民和石匠。最近，一组科学家对这些工具进行了分析，发现它们的长度在2.5厘米到7厘米之间。

软石采石场（例如西尔西拉山的砂岩采石场）墙壁上保存的工具痕迹表明，在古王国和中王国时期，人们使用锋利的铜镐、斧头或锤子进行采石。从第十八王朝开始，人们开始使用锤击式尖头凿子。然而，这种技术并不适用于开采花岗岩等较硬的岩石。

古埃及人使用铜钻和铜锯以及石英砂来加工花岗岩。英国埃及古物学家丹尼斯·斯托克斯进行了一系列考古实验，结果表明，铜制工具在没有辅助工具的情况下直接在花岗岩上工作会很快磨损。他尝试添加石英砂，将其填充在钻头的切削刃和花岗岩之间，以便锋利的晶体能够赋予钻头必要的穿透力。这种方法被证明是可行的，因为它不需要石工工具上的特殊齿，只需要充足的沙漠沙子即可。

物料运输

将巨大的石块从采石场运送到施工现场是一项巨大的工程挑战。古埃及人开发了多种高效的运输方式，充分利用了陆路和水路。尼罗河在建筑物流中发挥了核心作用，尤其是在长距离材料运输方面。

2022年发表的研究证实了尼罗河一条现已消失的支流的存在，这条支流被称为胡夫支流。它沿着尼罗河西岸流淌，极大地促进了巨石被运送到吉萨金字塔群。通过对土壤样本进行花粉分析，科学家得以追踪这条支流在过去8000年中的历史波动。研究结果表明，胡夫支流在公元前600年左右完全干涸，但在胡夫、卡夫拉和门卡拉统治时期一直保持高水位，促进了建筑材料被运送到金字塔群。

河港假说认为，金字塔建造者凿穿了胡夫支流西侧的水坝，并将盆地加深至河底，利用洪水期间每年7米的涨水量作为水力提升。这使得更高的水位能够到达吉萨高原的底部，从而将物资和建筑材料直接运送到金字塔建筑群。

为了进行陆路运输，人们将木块放在木制雪橇上。寺庙墙壁上有许多描绘雪橇在陆地和船上运输重物的场景。雪橇的行进路径上铺了一层尼罗河淤泥，以方便移动。实验研究表明，在沙子上洒水可以显著减少摩擦力，促进雪橇的滑行。古埃及的铭文甚至提到了用水来促进雪橇的移动。

坡道系统和升降机构

一旦石块运抵施工现场，就必须将其抬升至金字塔不断增加的高度。最常见的理论认为使用了坡道系统，尽管这些坡道的具体结构仍是学术界争论的话题。2018年，在埃及东部沙漠采石场哈特努布（Hatnub）的考古发现，揭示了一个可追溯到4500年前的复杂坡道系统。

在建造金字塔的过程中，这条坡道用于以陡峭的角度运输巨大的雪花石膏块。该系统由一个中央坡道和两侧的楼梯组成，楼梯上布满了柱孔。古埃及人使用雪橇，将一块石块用绳索固定在木柱上，这样就能将采石场的雪花石膏块拉上坡度高达20%甚至更高的陡坡。绳索的使用使工人们能够加倍努力，即使装载着平均重达2.5吨的石块，他们也能将雪橇拉上坡道。

研究人员利用工具痕迹和铭文，将斜坡的年代和建造时间与下令建造大金字塔的法老胡夫统治时期联系起来。这一发现表明，这些石头的堆砌角度比之前认为的要陡得多。关于斜坡的构造存在几种理论，每种理论都有其优缺点。

直线坡道理论认为，金字塔应该建一条从地面到金字塔的大型线性坡道，工人们沿着坡道拖运沉重的石块进行安装。这种直截了当的概念与古埃及的工程知识相符，但坡道的尺寸几乎与金字塔本身一样大，需要大量的资源和空间。之字形坡道理论则认为，金字塔的坡道沿着金字塔的两侧蜿蜒而行。这种设计比直线坡道所需材料和空间更少，也更实用，并且在建成后更容易拆除。

第三种理论是螺旋坡道理论，该理论认为，金字塔向上攀升时，坡道会环绕金字塔。这是一种有效的解决方案，可以在施工期间保持各层通行，但支持这一观点的考古证据却很少。法国建筑师让-皮埃尔·乌丹发展了内部坡道理论，该理论提出在金字塔内部建造一个螺旋坡道。然而，该理论并未解释坡道是如何覆盖的，并且要求在施工向上推进的过程中，每层都要安装包覆石。

除了坡道，古埃及人还使用杠杆系统来提升石块。研究表明，他们使用了一种倾斜杠杆笼式设计，由杠杆和底板组成，形成类似笼子的桁架结构。笼子可以装载物品，通过向一个方向倾斜，并交替向相反方向支撑另一个方向，即可将整个笼子抬起。使用这种倾斜杠杆笼所需的空间是通过在金字塔的某些台阶上建造临时壁龛（一层叠一层）来创造的。这些连续的壁龛构成了一个巨大的楼梯，用于使用倾斜杠杆笼。

劳动力组织

建造金字塔需要大量的劳动力和复杂的组织体系。与普遍认为的奴隶劳动相反，现代研究表明，相当一部分劳动力是由熟练的工匠组成的，他们在尼罗河洪水季节轮班工作，而当时农业活动很少。监工的墓穴中刻有关于劳动力组织和管理的铭文，证实了这项工作是按照经过验证的方法来组织的，旨在将庞大的劳动力和几乎不可能完成的任务控制在可控的范围内。

工人被分成大约2000人的小组，然后再细分为1000人的指定小队。这些小队进一步细分为大约200人的部族。最后，部族再细分为小单位，每个小单位大约有20名工人，每个小单位都分配了特定的任务和项目经理。这样，2万人就可以被划分成高效、易于管理的单位，建造一座巨型金字塔这个看似不可能完成的任务也变成了可以实现的目标。

各部族以船体的不同部位命名，包括大部族（右舷）、亚洲部族（左舷）、绿色部族（船头）、小部族（船尾）和最后部族（好部族）。第五部族的名称尚不确定，但可能指的是舵手的职位。值得注意的是，甚至祭司的组织方式也类似。这些部族后来被划分为四个，或后来分为两个较小的群体，每个群体也有自己的名称，通常与其地理起源有关，有时也与工人所需的技能或美德有关。

劳动分工和劳动力分配，加上临时工的使用，是埃及人应对后勤问题的典型做法。神庙工作人员已被划分为五班（或称“门”），并细分为两个组，每个组负责每十个月工作一个月。船队人员总是被分成左右两队，然后再细分；帝王谷的陵墓也按照这种制度进行装饰，也设有左右两队。

规划和测量的准确性

每座金字塔的设计和建造都极其精准。每座大金字塔都位置完美，其侧面与四个基本方向精准对齐。在当时，它们的精确度令人惊叹，这得益于对北极星的持续观测以及铅垂线（垂直参考线）的使用。每个金字塔遗址都必须经过仔细评估和检查，以发现基岩地基是否存在缺陷或裂缝。一旦选定合适的地点，地基就会被平整，然后开始建造。

这一时期，埃及人的基本测量系统通常基于身体部位。长度的主要单位是腕尺 — — 从肘部到中指尖的距离。这种测量方法适用于小型工程，但并不适用于像金字塔这样庞大的建筑。因此，埃及人开始使用一种名为“皇家腕尺”的尺子。它长52.5厘米，用于测量每座金字塔的底座，以确保其呈方形。

这座土丘构成了金字塔的基座。它被雕刻成阶梯状，只有周边的一段被夷平，经测量，其水平度误差在21毫米以内。在石窟遗址，基岩高出金字塔基座近6米。沿着基座平台的两侧，基岩上凿有一系列孔洞，研究人员推测这些孔洞中埋有用于找平的木桩。一些学者建议用水来找平基座，尽管这种做法的实用性和可行性尚不清楚。

砌块的紧固和安装

石块抵达金字塔后，人们用粘土砖和碎石搭建的坡道，以及绳索和杠杆来固定每块石块。石膏砂浆被用来帮助石块固定到位。这种灰泥像黄油一样柔软，由石膏和沙子制成。石膏砂浆的优点是凝固速度慢。它在硬化过程中可以起到润滑剂的作用，减少较大石块之间的摩擦。这种砂浆在一些较为干燥的建筑工地上仍在使用。

外层的石块用砂浆粘合在一起。金字塔中使用的每块石块都经过切割，使其与相邻的石块完美贴合，这有助于确保稳定性并最大限度地减少砂浆的使用。这些石块的尺寸和形状并不完全相同，而且只是粗略切割。大金字塔由大约230万块石块组成。建造过程中使用了大约550万吨石灰石、8000吨花岗岩和50万吨砂浆。

外墙覆层采用来自图拉的白色石灰石精心打磨，在阳光下熠熠生辉。这不仅起到了装饰作用，也保护了底层结构。后来，大部分覆层被拆除，并在其他建筑项目中重新使用，但仍保留了一些残骸，展现了石工的高品质。

高空施工

金字塔的建造采用分层法，一层一层地建造，以便于在向外建造的过程中保持稳定性和支撑性。金字塔越高，砌块就越小，因此石层也越少。这些台阶的立面越低，踏步也越浅。除了人工之外，斜杆笼的尺寸、壁龛的大小以及每跨台阶的数量都可以相应调整，但这些差异并不影响该方法的原理。

金字塔上方的石块较小，因此重量较轻，这使得工人更容易使用倾斜的杠杆笼进行水平拖曳和垂直运输。大金字塔结构中用于衬砌内部空间和用作墓室屋顶的最大石块也可以使用上述方法吊起，但数量和规模会更大。对于非常大的石块，可以建造几个木制桁架杠杆并将其固定在石块上。

木工技术

木材在金字塔建造过程中发挥了重要作用。古埃及人是技艺精湛的木匠，运用复杂的木工技术，包括榫卯连接。这种连接方法曾用于连接“胡夫之船”的木板。这艘帆船被发现于公元前2500年左右，封存在吉萨金字塔群第四王朝的一个坑中。

榫槽接合简单，坚固耐用，而且该技术可以灵活地调整尺寸，并取得良好的效果。为了实现牢固的连接，榫头必须与木材宽度方向的榫槽紧密贴合。这种紧密的配合会在接合的木块之间产生摩擦，防止接头松脱。这种技术可以用来制作坚固的木结构，例如雪橇、坡道、杠杆以及其他建筑所需的装置。

工人安置和基础设施

许多参与金字塔建造的工匠都居住在吉萨的一个村庄，距离这座宏伟的建筑仅几步之遥。金属工匠、纺纱工、木匠、渔民和石匠都需要工具，而这些工具都是在这些工地制造和维护的。在吉萨工人村进行的考古发掘发现了工具生产、面包房、酿酒厂以及其他支持这支庞大劳动力的必要基础设施的证据。

官僚机构积极应对金字塔建造的挑战，建造者充分利用了高效的行政管理机制，从而能够召集工人、订购物资并委派任务。第四王朝标志着僧侣体文字的首次繁荣，这绝非巧合。僧侣体文字是一种简化的草书象形文字，后来被用于所有非纪念碑式的文字。

技术多样性

金字塔的建造运用了多种技术，展现了古埃及人先进的数学和工程学知识。标记和校准与基本方位的精确定位至关重要。建造者利用星宿和太阳来精确定位金字塔。石材通常用滑橇在润滑的表面上运输，例如混有水的沙子，以减少摩擦。

金字塔的建造方式是分层建造，一层接一层，这样在向外建造时，可以保证金字塔的稳定性和支撑性。古埃及人正是通过这种复杂的技术，创造了一些世界上最经久不衰的建筑奇迹。