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比萨斜塔为何斜而不倒?历经4次弄巧成拙,斜塔是如何被修正的?

2022-11-30 10:06:16 3011

摘要:比萨斜塔为何斜而不倒?历经4次弄巧成拙,斜塔是如何被修正的?看到这张图片大家是不是有一种很熟悉的感觉?画面中一个人站在楼顶,一大一小两个球正往下落。楼下还有一堆贵族纷纷围观。是不是想起来了?对,这就是近代科学实验奠基人之一伽利略站在比萨斜塔...

比萨斜塔为何斜而不倒?历经4次弄巧成拙,斜塔是如何被修正的?

看到这张图片大家是不是有一种很熟悉的感觉?画面中一个人站在楼顶,一大一小两个球正往下落。楼下还有一堆贵族纷纷围观。是不是想起来了?对,这就是近代科学实验奠基人之一伽利略站在比萨斜塔上做的两个铁球同时落地的实验。从逻辑上来说,一个是大科学家,一个是当地的网红建筑,还有一个推翻前人理论的实验,这一切看上去都很合理。但很多历史学家在论证之后发现:伽利略根本没有在比萨斜塔做过这个试验。而且,相比较于比萨斜塔的远近闻名,当时的伽利略要逊色许多。那么:这个比萨斜塔到底是什么来头?为什么很多人都称它为一个烂尾了二百年的违建呢?意大利人为了让它保持这个烂尾的状态,又干了多少让人啼笑皆非的努力呢?大家好我是你们的老朋友弟球。

1.比萨斜塔到底是个啥?

意大利共有二十个大区,每个大区下辖了数个省,作个对比的话,意大利的大区相当于咱们中国的省,而他们的省则对应我们的市。文艺复兴这个词,大家应该不陌生吧?它指的就是欧洲在14到17世纪的思想文化运动。而文艺复兴的发源地,正是托斯卡纳大区的首府佛罗伦萨。喜欢战神巴蒂的朋友对这座城市一定不陌生吧?而今天的主角比萨斜塔则位于托斯卡纳大区比萨省的首府:比萨市。对,塔是斜的,还在比萨,比萨斜塔的名字就是这么简单粗暴,说到这你可能会想:难道意大利人一开始就憋着想建一个歪着的建筑嘛?虽然浑身都是艺术细菌,但倾斜的建筑真的并非本意。

图片中,白色的圆柱体自然是斜塔,旁边的建筑为比萨大教堂,而这个比咱们蒙古包稍高一点的建筑则是洗礼堂。旁边那个拉长的回字形的建筑是墓地。咱们的上海市有厨房三件套,那么,这四个建筑就是比萨市的宗教四件套!当然四件套都各司其职。洗礼堂是入教仪式,在一些教义中,新生儿在出生数周后也要经过洗礼。教堂和墓地的功能自然不用多说,那比萨斜塔呢?其实在建设之初,它是一个钟楼。小说巴黎圣母院中,天生畸形的卡西莫多就在巴黎圣母院负责敲钟的工作。通过以上简单的介绍,大家能大致感受到:即便是在今天,四件套都是一个不小的工程,更别提近一千年前的11世纪了。要知道,当时可是没有意大利这个国家的。而比萨所在的托斯卡纳大区大体上都归神圣罗马帝国统治。当然,说是统治,其实神罗更像是一个松散的国家联邦。法国著名的思想家伏尔泰就曾说过:神圣罗马帝国,它即不神圣,也不罗马,更非帝国。那么,在这种相对松散的状态下,意大利人凭借着自己出色的航海技术和贸易天赋围绕着热那亚、比萨、威尼斯这样的沿海城市,逐渐发展出了几个名义上属于神圣罗马帝国,但却相对独立的共和国。咱们单说比萨。由于地处西海岸,共和国的贸易船只覆盖了整个西部地中海,甚至连东海岸的黎凡特地区都有所染指。海上贸易的繁荣让比萨共和国的实力在十二到十三世纪时,达到了顶峰。

2.四件套的诞生

贸易的往来不只有货物,自然也有文化和金钱。再加上不久前比萨人在海战中战胜了强敌,还占领了今天的巴勒莫,所以比萨人势必要在共和国内部折腾什么以彰显自己的实力。思来想去:咱们整个大教堂吧。不过,在1063年,大陆另一端的威尼斯率先将圣马克大教堂进行了翻新。这边的比萨一看:我的腰比你的更大更漂亮。于是,1064年,比萨大教堂动工了。在之前埃菲尔铁塔那期视频中,弟球曾提到:铁塔曾被骗子卖过,还险些被希特勒炸掉,可是毕竟它只是个建筑,当时并没有过多的附加价值。而且,谁没事也不能成天爬塔玩,对吧?但在欧洲,由于宗教之间的矛盾,教堂这种建筑被烧或被抢的风险还是比较大的。再加上,与今天不同的是,最初比萨大教堂还要承担着教堂的本职工作。,比如教徒在里面会进行宗教活动。所以,直到12世纪的七八十年代,即使在没有遭受战火洗礼的前提下,比萨大教堂也历过多次的翻新了。就在教堂不断翻新之时,1153年,旁边的洗礼堂开工了。接着,在1173年,钟楼也准备破土动工。从时间线上来看,二十年建一个洗礼堂应该足够用了,然而,事实却是钟楼的建筑师与洗礼堂是同一个人。当然,这一做法其实也不奇怪。毕竟,两个建筑的主体都是圆柱体。

所以,在地基的类型上,确实有很多共通之处。等建筑师把洗礼堂忙活完之后,这面的钟楼终于正式动工了。介于一个洗礼堂都要修二十年,这么高的一个钟楼,修它个五十年,不过分吧?但后来的事实证明:五十年这个想法还是太保守,意大利人用了整整二百年和三位工程师才将它封顶。就这还不算90年代末20世纪初的加固呢。当然,这是后话了。

1178年,是开工的第五个年头,此时,钟楼已经修到了三楼,这个速度相对于修了二十年的的洗礼堂来说,可以说是飞一般的赶脚了。不过,此时工程师发现,情况不太对劲。这只有三层高的楼怎么好像开始往北歪了。测量之后发现,还行,没歪多少,只有0.2度。至于这歪的原因也很简单。因为整个比萨就位于两条河流之间,所以土质上以沙子粘土和贝壳为主,那么在这种不稳定的土壤之上建高一点的建筑,底部受力自然是不均的。更重要的是,当时的比萨城已经有几座塔楼开始倾斜了。可以说对于当地人民来说,这种情况算是见怪不怪了。那楼还要继续修么?反复权衡之后,总工程师决定这活,咱先停一停。结果,这一停就是一百多年。1272年,工程再次开工。不过,开工前面临的最大问题是:在倾斜的建筑上再修五层这样的工作在建筑界也算是前无古人后无来者了。那么,这个烫手的山芋该怎么接呢?新任工程师觉得:既然之前往北歪,那我往南使使劲,它不就不歪了么?抱着这个思路,钟楼在十二年后,终于修完了第七层。结果,修完后工程师抬头一看,发现:妈呀,这一下用力过猛了,钟楼由原来的向北倾斜0.2度变成了现在的向南倾斜近1度。形状上,楼身也不再是直线,而变成了一个。。。呃,虽然有点夸张,但你可以想象一下香蕉的形状。

看来,反复横跳是让这位工程师给玩明白了。经过这么一折腾,不但工程师麻了,比萨人都麻了。因为,就像前面提到的,当地人表示:倾斜的建筑我们见多了,但这么来回晃的,还是头一次见到。小刀喇屁股,开了眼儿。怎么办?停工呗。就这样,钟楼在原地又尴尬地矗了近七十年后,终于在1372年封顶了。偏离的角度自然也来到了1.6度。对了,它的本职工作不是钟楼么?最后,七个大钟被搬到了塔顶。不过,自打这一天开始,七个大钟就没被撞响过,直到今天。你可能会想:为什么不用呢?怎么滴,你还嫌这塔倾斜的角度不够大么?话说,卡西莫多要是从巴黎圣母院跳槽比萨斜塔,估计就得失业喽!

3.越修越倒

毕竟钟一天都没敲响过,所以咱们可以光明正大地叫它斜塔了。虽然1372年建成时它的倾斜角度只有不到2度。但前面咱们提到,当地的土质太不合适建造高一点的建筑,再加上地基再往下一米就是地下水层,所以倾斜的角度是越来越大,1817年,两位英国工程师在测量之后发现,倾斜度已经达到了惊人的五度!好,咱们来简单做道数学题。已知斜塔长58.36米,倾斜角度来5度,那么塔尖偏离中线多少米呢?大家可以利用数学知识来算一算,然后把答案写在评论区。明眼人都已经看出,塔要是再这么下去,就离塌不远了。咱们中国有句话说得好:不怕没好事,就怕没好人。1838年,一位名叫格拉德斯卡的工程师觉得自己行了,打算研究研究斜塔的地基。说干就干,很快之前埋在地下的地基台阶和支撑柱子都露了出来。就在他打算好好研究一番之时,地下水源源不断地从南侧涌了出来。这位老哥一看,大事不好,赶紧命工人把地基再给埋上。20年后,人们经过测算发现,这次闹腾,让斜塔又向南倒了半度,约20厘米。其实,事情发展到这个地步,大家的办法都不多了。但秉承着死也要死得明白的态度,意大利人在1911年决定每年都对斜塔进行精确的测量。1928年又加了四个水平站,以加强监测效率。对了,此时意大利的领导人是谁呢?奉行法西斯主义的墨索里尼。

虽然一提到法西斯大家都深恶痛绝,但墨索里尼也不是一无是处。比如今天你在互联网上就能看到这样的评价:墨索里尼一生的梦想就是当一名建筑师。对于怀揣着这样梦想的人来说,比萨斜塔这么个烂尾工程是他绝对无法容忍的。于是老墨决定把比萨斜塔拉直成比萨钟楼!1934年工程师们在斜塔的地基打了361个洞,然后沿着洞往里面浇了80吨的混凝土。这么做的目的也很明显,加固地基砖石的强度。但人算不如天算,经过这么一折腾,塔居然更斜了。塔顶又向南偏离了9毫米。但随着二战的开打,把斜塔捋直的工作只能就此作罢。等二战打完了,经济也复苏个差不多了,意大利人反思之后觉得,如果要是再这么胡闹下去,斜塔没倒,反而让意大利人自己推倒的了。这丢人可就丢大了。于是1990年,他们决定:不让斜塔倒塌的工作是必须要做的,但这个工作一定得到政府部门的批准。于是在9394这两年,折腾斜塔的工作又开始了。前面咱们说到,塔身已经有点类似于香蕉的形状了,于是,工程师们先是在第一和第二层加了一圈钢筋的“束腰”。接着又在底部铺设了大量的混凝土。你不是向南歪么?我就在北面加上600吨的铅块。

别说,经过这么一番操作,斜塔确实整体回调了52弧秒。但问题是,你那一二层的钢筋束腰和那一大堆铅块也太丑了。于是,负责维护的委员会表示:行行行,我这就整改。1995年,配重的铅块换成了固定的电缆,但安装电缆之前,还有一步重要的工作,那就是要用液态氮来冻结地面。但粗心的意大利人忘记了很重要的一件事:液态氮不但能冻结地面,还能冻结一米之下的地下水。而水变成冰后,体积是会增加的。就这样,塔身开始以每天四弧秒的速度玩命向南倾斜。没办法,维修的工作再次停止。可以说经过1995年的这次折腾,让前两年的所有努力付之东流。那么你可能会想:为什么今天比萨斜塔还没倒呢?这个问题又是怎么解决的呢?其实大体思路也很明确,之前的工作都是在想办法加固,而这一次,意大利人用了最传统的方式:由于是向南倾斜的,所以,把北面的土挖走,那么塔身就会因为重力自然而然的回正了。但介于之前的错误,这次工程师每天只挖掘不到0.01立方米的土壤。可以说是相当保守了。

挖土的同时,又给奇迹广场加了一个新的排水系统,来缓解地下水的问题。经过这次的维护后,塔顶奇迹般地被拉回超过50厘米。2001年,比萨斜塔终于再次对外开放,委员会还表示:比萨斜塔在未来两百年左右的时间里是安全的。而且,就算是再有倾斜的迹象,这种方式依然可用。

4.错进错出的网红建筑

小时候课本上曾写过:视频的开始,弟球提到,很多史学家研究发现:伽利略大概率并没有在斜塔上做过实验。当然,这个事是真是假我们先放一边,但可以肯定的是:早在几百年前,比萨斜塔就已经是各种名人的打卡盛地了。弟球狭隘一点来猜测:有没有可能是伽利略制造了这个谎言呢?其实回顾比萨斜塔这段奇葩的故事,很多干土木工程的朋友都会说:这个塔在修到第三层时,拆掉是最好的解决方式。因为以当时的技术水平和比萨当地的地质条件来说,它就不合适修这么高的一座钟楼。但也正是因为错进错出的历史,才让这个200年的烂尾工程摇身一变成了当地甚至是整个意大利的知名地标性建筑。而更神奇的是:自打1372年建成之后的七百多年,意大利人都要努力让斜塔保持它最初“烂尾”的样子。

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