在埃菲尔铁塔建成之前，胡夫大金字塔（简称大金字塔）一直是我们这个星球上最高的人造建筑。

它建成时高达146米，相当于40-50层楼那么高。

大金字塔将这个记录保持了长达几千年之久。

这中间英国的林肯大教堂曾经一度超过它的高度，但是因为被雷劈掉了一个角，又把世界纪录还给了大金字塔。

胡夫金字塔之所以有名，不仅因为它高，而且还因为它规模巨大。

大金字塔底座呈正方形，边长230米，面积大约相当于5-6个足球场大。

直到今天，它还保持着全世界最重建筑的记录，重量大约600万吨，而第二名和第三名的重量和它相比都差得太远，只有400万和200万吨左右。

除了大以外，大金字塔所显示出的高超的建筑技巧也让人们叹为观止。

整个大金字塔由大约230万块巨大的石灰岩石垒成，每块巨石平均重2.5吨。

最大的重达百吨左右。

这些石块之间，没有任何水泥或者灰浆之类的粘着物，而完全是靠一块石头叠在另一块石头上面垒成的。

虽然石头之间填满了石膏，但是它们不起粘连的作用，只是保证石头之间不留缝隙而已。

这些石缝填充得严丝合缝，即使用一把很薄的刀片也无法插入。

金字塔自建成，距离今天大约4600年，依然能够屹立不倒，不能不说这是人类文明史上的奇迹。

难怪埃及有句谚语讲世界上任何事情都怕时间，而时间害怕金字塔。

另外，大金字塔的建筑结构设计也非常妙。

比如，大金字塔的入口在塔身离地面13米高的地方，用4块巨石砌成了三角形。

而三角形的设计从力学的角度上看非常合理，因为任何其他几何形状（比如四边形）的门，都无法承受金字塔本身的巨大的重量。

这说明，古埃及人在四千多年前已经对几何学和力学有很深入地了解，并且能自如地运用这些知识。

当然，大金字塔的名气很大程度来自于它自身无数的谜团。

首先，是关于它的建造。

这些巨石从哪里来？是如何切割下来的？又是如何运到金字塔的搭建现场的？它们是怎么垒起来的？最后，这些填充物是如何能做到将石缝塞得严严实实？

正是因为大金字塔存在这么多谜团，很多人怀疑在4600年前，古埃及人不可能做到所有的这一切，于是干脆将建金字塔的功劳给了外星人，而很多影视作品又刻意误导观众往那个方向去想。

那么，金字塔究竟是怎么造出来的呢？

我们先来说说，建造金字塔的大石头从哪里来。

金字塔在尼罗河的西岸，那里是一片沙漠，没有石头可用。

虽然古希腊历史学家希罗多德（Herodotus，前484-前425）认为这些石头来自于阿拉伯山，也就是现在的西奈半岛，但是现在的学者普遍认为这些石料并没有那么远，而是来自于尼罗河的东岸。

接下来的问题是，在4600年前，没有铁器，开采石头并不容易，开采如此之大的石头就更不容易了，那么古埃及人是怎么做到的呢？

现在学者认为，当时的埃及人已经有青铜器了。

他们应该是用青铜的凿子在岩石上打上眼，然后插进木楔子，再灌上水。

当木楔被浸泡后就会泡胀，这种胀力会把岩石胀裂。

这个的方法既不需要很高的成本，也不费时，即使今天看来也非常聪明。

对于这个想法，学者们做了实验，发现是可行的。

开采出石头之后，下一步就是要将这些巨石先锯成长方形。

建造金字塔的巨石有两种，一种是较软的石灰岩，另一种石头是很硬的花岗岩。

石灰岩可能是用青铜的锯子和凿子制造的，在古埃及的壁画中就有用凿子开采石头和加工石头的图画。

而花岗岩就比较麻烦，它的摩氏硬度为6左右。

摩氏硬度，是一种利用矿物的相对刻划硬度来划分的矿物硬度标准。

即使是铁和钢，摩氏硬度也小于5，所以使用青铜器是很难锯开花岗岩的。

那么，几千年前的古埃及工人，是如何切割这些坚硬的石头的呢？

研究金字塔的专家们认为，古埃及人应该是把石英砂粘在了铜锯的表面，这有点像我们现在用的金刚砂的砂轮，将碎金刚石粘到一个轴上。

而石英的摩氏硬度为7，可以锯开花岗岩。

加工完石头，就该解决运输问题了。

这又是一个难题。

当时不仅没有车子，而且轮子的发明也还没有传到古埃及。

那么当时古埃及人是如何将这些巨石从采石场运到金字塔的施工现场的呢？

其实，他们在壁画中已经给了我们答案。

在第十二王朝的法老，杰胡提霍特普（Djehutynakht V）的墓中，有一幅壁画记述了古埃及奴隶和工匠们修建大型建筑的过程。

在画中，有一百多个工人拉着一个像雪橇似的木筏，一块巨石放在这个木质的雪橇上。

按照这块巨石的大小估计，它应该有60吨重。

我们知道大金字塔最大的石头不超过100吨，因此用雪橇来运载石头，这种方法是可行的。

当然，今天的工程学家对古埃及人的解决方案还提出了多种猜测。

比如，有的学者认为古埃及人为了运石料，修建了从尼罗河东岸采石场到渡口，再从西岸渡口到金字塔建造地的道路，而这个道路可能就修了10年左右。

另一个被广泛接受的观点是，古埃及人可能发明了一种木轨，将巨石放在木轨上而不是土地上。

这样拉起来会更省力。

接下来，如何把这些石头摞起来，垒成金字塔，依然是一个大难题。

大部分学者认为，古埃及人在修建金字塔时使用了斜坡的原理。

工人们先把第一层的巨石整齐地垒好。

在这部分工作完成后，工人们在金字塔旁边用土石堆成一个斜坡，斜坡的顶部正好是第二层的高度，这样就可以通过斜坡将巨石运到第二层，垒起来。

当第二层完成后，土坡随着金字塔的升高而加高加长。

加高的方法有三种，我把模型图放到了这里，你可以对着图片看一看。

第一种是之字形，这样需要建一个和金字塔一样大小的土山，虽然这样工程量不小，但是和建金字塔比算不了什么，还是可行的。

第二种方案是建一个很长的斜坡，它的问题是占地较大。

第三种方案是沿着金字塔四周建一个螺旋式的斜坡，这样既省地，工程量又小。

不管当时古埃及人用了那种方案，都能帮助他们解决这个问题。

当然这三种方案都还是假设，能不能行最好试一试。

爱较真的日本人还真的搭了个土坡，来验证用斜坡运送大石料的可行性。

日本老字号的建筑公司株式会社大林组（Obayashi Corporation）搭了一个高度对坡长比例为1：4的土坡，然后用18个人将一个2.5吨重，也就是相当于大金字塔石料平均重量的巨石拉了上去。

虽然拉得比较慢，每分钟前进18米，但是至少说明这种方法可行。

最后还剩一个问题，构成金字塔身的巨石之间的缝隙是如何填上的？

考古学家在大金字塔取样，证明了这些填充物是石膏。

它没有粘连的作用，但是有助于大金字塔的稳定。

石膏使用时是胶状物，如果让石膏自然地干燥时间会很长，而且有可能有裂缝。

1984年-1995年间，瑞士、美国和埃及的科学家开展了利用放射性碳，对金字塔年代确认的研究项目。

作为研究的副产品，他们发现，古埃及人用木材加热使石膏快速脱水，如果发现有裂缝可以继续填充。

这一成果可以在研究报告《利用反射性碳同位素确定古王朝和中王朝金字塔年代》 Radiocarbon Dates of Old and Middle Kingdom Monuments in Egypt，

http://www.2dcode-rpast.com/1995Radiocarbonproject.pdf中找到。

另外，这篇报告还支持，金字塔中木炭的年代比金字塔的年代早上百年，这说明为了修金字塔，古埃及人砍掉了很多百年老树做燃料。

建造金字塔的大部分工程问题，到此为止已经有了答案。

其实，如果单纯讲工程难度，古埃及最惊人的建筑还不是金字塔，而是方尖碑。

方尖碑，是古埃及和西亚地区常见的一种纪念碑。

一块几百吨重的整块巨石，是从遥远的阿斯旺开采出来，然后水运到卢克索等地。

接下来，人们还要将它毫厘不差地树立在预定的石座上。

美国发现频道曾模拟当年的工艺，全凭人力重复了这一壮举。

我给你找了一张方尖碑的图片放在这里了，感兴趣你可以看看。

如果要论工程难度，建造金字塔比建造方尖碑差远了，但金字塔的伟大，主要在于它的工程总量实在太惊人了。

好，今天，我为你破解了金字塔的建造之谜。

金字塔这一浩大的工程，并不是出自外星人之手，今天的科学家们对古代工程学的研究，基本上搞清楚了金字塔是如何建造的，把这个人类建筑奇迹的荣誉，还给了聪明而勤劳的古埃及人。

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