比薩斜塔是意大利比薩大教堂的鐘樓。這是一座直徑為16米的圓形塔樓,共8層,每層外部都環繞着連拱廊。該塔不僅以令人瞠目的傾斜度,吸引着全世界好奇的目光,而且,還似乎在宣示,人們所熟知的靜力學定律根本不适合它……
為什麼比薩斜塔能斜而不倒?有關這個話題,幾個世紀以來許多人為此争論不休。有人曾經懷疑這座斜而不倒的鐘樓是有意設計、建造成的。事實是否真的如此呢?19世紀,随着越來越精确的建築測量工具和地下勘探設備的應用,專家們開始嘗試使用科學的工具來揭示斜塔的奧秘。對曆史檔案資料的進一步研究也證實了人們的疑惑:這座鐘樓可能最初設計成正常的直塔,但始料不及的是,它竟然在建造伊始就偏離了正确的位置!
原來,比薩斜塔之所以會傾斜,是因為其地基土層極其複雜:不僅被不同材質的土壤分成了若幹層,而且這些土層又由各種柔軟的黏土質物質和砂質淤泥相間而成。更糟糕的是,地基下的地下水位也非常淺,深度隻有大約1米。最新的地質勘探發現,鐘樓的選址位于古代的海岸線上,也就是說,在建造之時地基土壤就早已沙化。如此一來,比薩斜塔這個“大家夥”剛一建造就注定很快将産生不均勻沉降和傾斜。
為了防止斜塔的過度傾斜,不少人傷透了腦筋。1173年鐘樓開始修建時,原計劃建造8層。然而興建到第四層時,建築就已經明顯地發生傾斜。工程停頓了近50年後才重新啟動,放置銅鐘的這一層直到1350年才加建。這一次,建造者在向上建樓層時故意向反方向傾斜,以補償和修正重心的偏離。當建造到第七樓層時,塔身不再呈垂直狀而變成了弧形——矯枉過正的結果是斜塔開始以更大的角度和速度向反方向傾斜。随着時間的推移,斜塔和其下方的土層似乎達到了某種程度的平衡。然而,1838年的一次勘測實驗意外地破壞了斜塔和土層間的平衡,使塔頂的水平位移驟然增加了20厘米之多。1972年當地發生地震,斜塔再次受到強烈沖擊,傾斜速度明顯加快,到再次修複之前,塔頂已偏離設計鉛垂線達4.2米的距離。1990年起,意大利政府開始了漫長的拯救斜塔工程。這一次,為了不再因沉重的設備和腳手架而造成新的麻煩,工人們像蜘蛛俠一樣被懸挂在輕巧的鋁制平台上工作。2007年6月,比薩斜塔的塔身被成功扶正了約45厘米。
中世紀時期,地質勘探技術還不發達,因不均勻沉降而導緻建築傾斜在當時是難以避免的。今天,人們在設計、建造建築物之前,都要進行地質岩層的取樣和計算,通過科學的結構設計,以保證建築的穩定。因此,現代的建築已經很少出現這種意外傾斜的情況了。
為了探究斜塔“斜而不倒”的原因,許多專家還運用先進儀器對斜塔的制作材料和結構等進行了測試。比薩中古史學家皮洛迪教授經研究後認為,建造塔身的每一塊石頭都是石雕佳品,石塊之間極為巧妙的咬合,有效地防止了塔身傾斜引起的斷裂,這是斜塔安然屹立近千年的一個内在因素。
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