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为什么比萨斜塔能斜而不倒?

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原标题:为什么比萨斜塔能斜而不倒?

比萨斜塔是意大利比萨大教堂的钟楼。这是一座直径为16米的圆形塔楼,共8层,每层外部都环绕着连拱廊。该塔不仅以令人瞠目的倾斜度,吸引着全世界好奇的目光,而且,还似乎在宣示,人们所熟知的静力学定律根本不适合它……

为什么比萨斜塔能斜而不倒?有关这个话题,几个世纪以来许多人为此争论不休。有人曾经怀疑这座斜而不倒的钟楼是有意设计、建造成的。事实是否真的如此呢?19世纪,随着越来越精确的建筑测量工具和地下勘探设备的应用,专家们开始尝试使用科学的工具来揭示斜塔的奥秘。对历史档案资料的进一步研究也证实了人们的疑惑:这座钟楼可能最初设计成正常的直塔,但始料不及的是,它竟然在建造伊始就偏离了正确的位置!

原来,比萨斜塔之所以会倾斜,是因为其地基土层极其复杂:不仅被不同材质的土壤分成了若干层,而且这些土层又由各种柔软的黏土质物质和砂质淤泥相间而成。更糟糕的是,地基下的地下水位也非常浅,深度只有大约1米。最新的地质勘探发现,钟楼的选址位于古代的海岸线上,也就是说,在建造之时地基土壤就早已沙化。如此一来,比萨斜塔这个“大家伙”刚一建造就注定很快将产生不均匀沉降和倾斜。

为了防止斜塔的过度倾斜,不少人伤透了脑筋。1173年钟楼开始修建时,原计划建造8层。然而兴建到第四层时,建筑就已经明显地发生倾斜。工程停顿了近50年后才重新启动,放置铜钟的这一层直到1350年才加建。这一次,建造者在向上建楼层时故意向反方向倾斜,以补偿和修正重心的偏离。当建造到第七楼层时,塔身不再呈垂直状而变成了弧形——矫枉过正的结果是斜塔开始以更大的角度和速度向反方向倾斜。随着时间的推移,斜塔和其下方的土层似乎达到了某种程度的平衡。然而,1838年的一次勘测实验意外地破坏了斜塔和土层间的平衡,使塔顶的水平位移骤然增加了20厘米之多。1972年当地发生地震,斜塔再次受到强烈冲击,倾斜速度明显加快,到再次修复之前,塔顶已偏离设计铅垂线达4.2米的距离。1990年起,意大利政府开始了漫长的拯救斜塔工程。这一次,为了不再因沉重的设备和脚手架而造成新的麻烦,工人们像蜘蛛侠一样被悬挂在轻巧的铝制平台上工作。2007年6月,比萨斜塔的塔身被成功扶正了约45厘米。

中世纪时期,地质勘探技术还不发达,因不均匀沉降而导致建筑倾斜在当时是难以避免的。今天,人们在设计、建造建筑物之前,都要进行地质岩层的取样和计算,通过科学的结构设计,以保证建筑的稳定。因此,现代的建筑已经很少出现这种意外倾斜的情况了。

为了探究斜塔“斜而不倒”的原因,许多专家还运用先进仪器对斜塔的制作材料和结构等进行了测试。比萨中古史学家皮洛迪教授经研究后认为,建造塔身的每一块石头都是石雕佳品,石块之间极为巧妙的咬合,有效地防止了塔身倾斜引起的断裂,这是斜塔安然屹立近千年的一个内在因素。返回搜狐,查看更多

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