古埃及人如何運送金字塔石塊，謎底揭曉了？

古埃及人如何運送金字塔石塊，謎底揭曉了？



Written By: CASE PRESS |

2014/08/05 |

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專欄
文明足跡
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埃及
工程
金字塔



幾千年前雄偉的金字塔究竟是怎麼建成的？現在可能有答案了。

撰文｜Janet Fang
編譯｜柯宗佑


此為傑胡提和闐墓中描繪運送雕像的概圖。圖中，站立在雕像腳邊的人正在倒水，弄溼車子前方的沙。 來源｜Wikimedia

古埃及人搬運巨大雕像或運送重達2.5噸的金字塔石塊時，一向以滑車當載具，一路運過整片沙漠，不過當時沒有任何現代機械輔助。最新的研究報告指出，只要將些許水份混入沙中，再施用於滑車上，就能有效降低摩擦力，而古埃及人正是靠著這項妙招，才將所需人力砍至原先的一半。

堆沙堡時，我們不會只用乾沙來堆，而是要加點水，沙粒才會牢牢相黏，沙堡才能屹立不搖。在沙地上運物時，同樣得灑點水，方能讓沙粒相互黏合，以使物體與地面的動摩擦力下降。

任職阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)，的丹尼爾．波恩(Daniel Bonn)率領一支國際研究團隊，在盆子中分別裝進乾沙與溼沙，再以滑車於其上拖物，企圖測試摩擦力大小。滑車在乾沙盆中移動時，車前會形成小沙丘，阻礙 車子移動。當乾沙加水形成溼沙時，所需拉力及受到的摩擦力就減少了；而當水越加越多，沙團越來越結實後，車前的沙丘也越來越小，直至消失殆盡。

實驗結果顯示，滑車所需拉力與沙粒結實程度彼此相關。沙子混入水後，裡頭會形成毛細水橋(capillary bridge)，而其中的小水滴會像膠水一樣，把沙粒黏在一起。若水量控制得宜，溼沙會比乾沙結實一倍，讓滑車更容易在上面移動。

波恩向《華盛頓郵報》表示：「我非常意外，原來所需拉力可以降到這麼低，少了50%。也就是說，埃及人如果在溼沙上拖物，只需要一半的人力就夠了。」下圖中即為實驗室用的模型：左邊是在乾沙上拖滑車的情形，車前有小沙丘，右邊則是溼沙，車前並無小沙丘。



不過，這跟堆沙堡一樣，加太多水絕非好事。要是水量過飽，原本提供黏著作用的毛細水橋會凝成一團並逐漸消失，讓沙子的結實度下降，導致拖行物體的摩 擦力增加。波恩表示，這是個微妙的平衡：「既不能用乾沙，也不能用過溼的沙。要維持最佳比例才行。」最理想的比例，大約是倒入沙子總體積2%到5%的水。

事實上，這項研究結果早就展現在世人眼前了。傑胡提和闐(Djehutihotep)的墓中有一幅圖畫，上頭畫著一名工人站在拖著巨大雕像的拖車 前，朝沙地上倒水的動作，而拖車則是一塊邊緣上翹的大木板。波恩說：「在埃及學家看來，倒水是淨化儀式的一部分，且從未以科學原理來解釋。」

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資料來源：Mystery Of How The Egyptians Moved Pyramid Stones Solved IFLS [May 5, 2014]
研究論文：A. Fall, B. Weber, M. Pakpour, N. Lenoir, N. Shahidzadeh, J. Fiscina, C. Wagner, and D. Bonn. Sliding Friction on Wet and Dry Sand. Phys. Rev. Lett. 112, 175502
譯者：柯宗佑 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。
責任編輯：Kerina Huang
原刊載於台大科教中心 CASE press

【科學史上的今天】12/31——維薩留斯誕辰（Andreas Vesalius, 1514－1564）

【科學史上的今天】12/31——維薩留斯誕辰（Andreas Vesalius, 1514－1564）

1536 年的一個午夜，月黑風高，比利時魯汶（Leuven）城內的絞刑架上猶懸掛著一具已被處決的屍體，在風中微微晃動。驀地黑影一閃，一個人影潛行到絞刑架 旁，再次確定四下無人後，將這無人認領的死屍盜走。他將屍體運到一處空屋內，置於大木桌上，點起油燈，按耐住興奮之情，手起刀落，一刀劃開死者的胸膛。

偷屍人與死者沒有血海深仇，也並非甚麼變態狂魔，事實上，他可是剛從巴黎大學畢業的醫學生──維薩留斯。未來他將剖開更多屍體，發表鉅著糾正流傳千年的錯誤醫學知識，而被後世尊稱為「解剖學之父 」。

出生於布魯塞爾的維薩留斯原本就在魯汶大學念美術，但因為對人體結構的強烈興趣而前往巴黎大學就讀。但課程內容讓他大失所望，教授還是拿著西元二世 紀的蓋倫（Galen）的著作照本宣科，偶而拿貓狗之類的動物屍體來解剖講解，而且操刀的還是劊子手或理髮師，教授與學生自己都不動手，因為那不是高尚的 人應做的事。

然而蓋倫的著作其實錯誤百出，因為他基於宗教信仰，根本從未解剖過人體。他所寫的人體器官與內部構造都是根據解剖豬、狗、猴等動物而來，他關於生命 的主張與理論仍是延續希臘哲學家的觀點，但他仍成為一千多年來唯一的醫學權威，他的著作也成為不容懷疑的經典教科書。但維薩留斯就是無法忍受不能觀察實體 以驗證教學內容，他想親眼看見人體的血脈骨骼，他想親手觸摸內部每個器官，他要知道它們彼此如何連結，他渴望掌握人體的奧秘。

我們不知道維薩留斯究竟偷偷解剖了多少屍體，但肯定已技巧熟練並知識豐富到讓他第二年到正值文藝復興的義大利後，就能在一年內拿到醫學博士，並隨既 被聘任為教授。當地一位法官相當肯定維薩留斯的研究，特許他解剖被處決的罪犯屍體，維薩留斯得以前所未有的教學方式公開解剖屍體，讓學生圍繞一旁學習，並 鼓勵學生不要盡信書，應親自動刀驗證維薩留斯自己所教的是否有誤。

1543 年，未滿四十歲的維薩留斯出版了經典鉅著《人體的結構》，他發揮之前的美術專長，親手繪製栩栩如生的人體插圖，詳實呈現肌理、血脈、內臟、骨骼，甚至大腦 的樣貌，糾正了人們長久以來的錯誤醫學知識（例如人的感官知覺並非由心臟掌管，而是大腦）。很巧地，這一年哥白尼也在臨終前終於出版了《天體運行論》，以 「日心說」推翻了千年以來認為地球是宇宙中心的謬誤觀念。這兩本書一是對內的探索、一是對外的探索，改變了我們對人體與天體的認知，使得 1543 年成為科學史上極具意義的一年。

只是他也與哥白尼一樣並未馬上獲得當世的認同與尊崇。據傳維薩留斯因為被人指稱他所解剖的屍體仍有心跳，而被判流放海外，最後喪身於希臘附近的一座小島。