比萨斜塔为何屹立不倒？- 亚历克斯 · 詹德乐

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1990 年，意大利政府招集了一批顶级工程师来维护比萨著名的斜塔。在过去八百年间有过无数次尝试，然而计算机模型揭示了情况的严峻性。塔将在倾角达到 5.44 度的时候倒塌——现在的倾角是 5.5 度。是什么让它倾斜？亚历克斯 · 詹德乐带你探索这座遗迹的历史。

课程讲解：亚历克斯 · 詹德乐（Alex Gendler），动画制作：Aim 创意工作室。

1990 年，意大利政府招募了
一批顶尖工程师

来维护著名的比萨斜塔。

在过去的八百年中
有过许多次修正斜塔的尝试，

但计算机模型向这只团队
揭示了他们面临的严峻考验。

他们预测这座塔将在
倾斜角度超过 5.44 度的时候倒塌——

现在它的倾斜角度是 5.5。

没有人知道为什么斜搭仍旧屹立，
但危机就摆在眼前：

他们需要解决这个困扰了
无数代工程师的问题，

并且是迅速解决。

为了更好的理解他们的处境，

让我们先来了解比萨塔倾斜的原因。

在 12 世纪，富有的比萨海上共和国

着手将主教座堂广场
变成它宏伟的地标建筑。

工人们扩大并装饰了原有的教堂，

并在广场上加盖了带穹顶的洗礼堂。

1173 年，独立式钟楼的修建也开始了。

参与建造的工程师与建筑师
都是那个时代的大师，

然而相对工程知识，

他们对脚下的这片土地知之甚少。

“比萨”一词起源于
古希腊词汇“沼泽之地”，

恰好完美描述了藏在这座城市
地表之下的黏土、淤泥和湿砂岩。

相似的条件下，
古罗马人将大理石柱立在地表岩床上

以增加建筑的稳定性。

然而，塔的建筑设计师认为三米的地基

足以支撑这个相对较矮的建筑。

不幸的是，不到五年，

塔的南侧已经陷入地下。

通常情况下地基的倾移
将成为致命的缺陷。

如果继续增加重量，

来自上层的压力将使建筑下沉，

从而导致更严重的倾斜。

由于比萨陷入长久的战争时期，

工程在第四层停滞了将近一个世纪。

在这期间，土壤沉降

等到 1272 年工程再次开始时，

地基的基脚变得相对稳定。

在建筑师乔瓦尼 · 迪 · 西蒙尼
（Giovanni di Simone）的指导下，

接下来几层的建造中

钟楼南侧略高于北侧，
以此来修正塔的微小倾斜。

然而额外的砖石结构加速了塔楼南侧的下沉。

等到第七层及钟室竣工时，

塔已经倾斜了 1.6 度。

数个世纪以来，工程师们
无数次尝试修正它。

1838 年，为了探究下沉的地基，
他们围绕地基挖掘出一条走道，

然而挖走支撑的沙土
导致了更严重的倾斜。

1935 年，为了加固塔基，
意大利工程军向基底灌注砂浆，

然而砂浆灌注不均匀

引发了又一次下沉。

所有失败的尝试，
伴随沉降的地基

使得倒塌一触即发。

由于缺乏对土壤构成的认知，

人们无法计算出塔何时会倒

也无法阻止它发生。

第二次世界大战结束后，

学者们尝试确定这些缺失的变量。

20 世纪 80 年代，
工程师们计算出塔的重心曲线，

再加上新的计算机技术，

土质硬度，塔的轨迹

以及精确的挖掘量才得以确定。

1992 年，施工队挖出倾斜的隧道，

从北端的塔基挖走 38 立方米的土壤。

随后，他们用 600 吨铅锭
来过渡性的平衡塔身，

最后用钢索来固定地基。

在竣工的六个世纪之后，

塔的倾斜角终于被修正到 4 度左右。

没有人希望它倒塌，

但他们也不想失去
这个地标建筑最出名的特征。

如今，塔高约 55 到 56 米，

作为缺陷之美的里程碑，

它将至少屹立 300 年。