破解埃及金字塔的建造之谜

不论有没有机会到埃及旅游，相信大部分的人都听过埃及金字塔，其中以“吉萨金字塔群”（Giza Pyramid Complex）最为出名，是古代作家笔下世界八大奇迹中最古老，也是唯一留存至今的建筑。

吉萨金字塔群（Source: Wikipedia）

埃及吉萨高原上有三座特别巨大且醒目的金字塔，加上其附属及相关的建筑物组成吉萨金字塔群。金字塔是古代法老们的陵墓，目前研究普遍认为其中最高又最古老的“吉萨大金字塔”（Great Pyramid of Giza），主人是古王国第四王朝的古夫（Khufu，或译为胡夫），也称为古夫或胡夫金字塔。

古夫金字塔是如何建成的？
古埃及的历史通常被划分古、中、新王国三个主要阶段，期间穿插著分裂混乱的中间期（Intermediate Periods），再细分成三十个王朝（dynasty）。古王国包含第三到第八王朝，此时金字塔从初期实验阶段发展达到巅峰，也称为“金字塔时代”，古夫金字塔当然是箇中翘楚。这位法老的年代大约在西元前 2600 年左右，统治时间约二十多年。

金字塔是如何建造出来的呢？目前最常见的说法是以人力将巨石从採石场开掘出来，再搬运到定点，并一阶一阶地放到预定位置上。说来简单，但却需要大量人力。从“历史学之父”希罗多德的纪录中，或许能一窥古夫金字塔的建造过程：

在 Kheopos（古夫的希腊化名字）登基后，一切都恶化。因为他先关闭了所有的神庙，并结束了那裡的献祭，之后他下令所有的埃及人都要为他工作。其中一群人受命从阿拉伯山（西奈半岛）的採石场，从那裡拖石块直到尼罗河。石块用小船运过河后，另一群人接手，到称为利比亚的山，拖到那裡。他们以十万人为一组工作，每组工作三个月。在这十年中，藉由人们辛苦卖力，铺设了托运石块的道路，这项建筑的工作没有比建造金字塔轻鬆太多。

希罗多德是西元前五世纪的希腊人，这时古夫金字塔已经在世上屹立了两千多年。这个从祭司那得知的故事，到底有多少真实性，无从得知。不过，根据希罗多德听到的说法，古夫统治的时间比现代学者普遍认同的更长，达五十年之久。光是铺搬运道路和修建地下墓室就花了十年，建造地面上的金字塔又花了二十年，这还不包含前期的开採和搬运石块等准备工程。

关于古夫金字塔的建造工法，希罗多德认为是用短木棍将石块层层往上叠，使用的应该是我们现在所说的槓杆原理。听起来是个可行的做法，但那些石块之巨大，不少石块的重量都是上吨重，那根“短棍”肯定要非常坚韧粗壮才足够支撑石块。另外，希罗多德不知道哪来的自信，十分确信金字塔是从顶部先完工，底部则是最后完成。

领先的滑轮系统

2018 年，一支英法考古团队原本只是想记录并研究埃及哈特努布採石场（Hatnub）遗留的涂鸦文字，却意外发现一处长期被忽视的遗迹，这可能是古埃及人使用另一项技术建造金字塔的证据。

哈特努布採石场的斜坡（Source: livescience）

考古学家们注意到，斜坡是由採石场向上延伸通往外部，乍看之下像是怪手行驶过留下的痕迹，这其实是古埃及人在斜坡两侧特地凿出来的阶梯，阶梯上还留有可以立起柱子的孔洞痕。虽然历经数千年的风化，目前现场已不见任何有机物遗存，但根据学者推测，立柱上可能还绑了绳索。当上方的工人使劲地拉著开採下来的巨石块，下方的工人则可同时用木桩和绳索做出一种滑轮系统协助。如此连推带拉，不仅能加快搬运的速度，甚至还能应用在陡坡搬运上，减少所需移动的距离。

滑轮系统是一种由绳子和轮轴组成的简易省力装置，大家如果还记得，中学物理还曾考过计算怎麽样的滑轮设计可以省多少力。据信希腊物理学家阿基米德也曾使用滑轮系统将一艘船拉到陆地上。不过他是西元前三世纪的人物，而这个採石场的历史则可追溯至古王国时期，也就是比阿基米德更早两千多年。这个新发现说明，原来这麽久以前，人类就已经知道这项技术。

希罗多德的槓杆说，再加上古老滑轮技术，虽然肯定还是需要大量的人力，但金字塔建造所需的时间，有可能比我们想像的更快。

克服了高度，距离也是个问题。依据当前的了解，金字塔的石块应该不是如希罗多德所听闻，是用从西奈半岛运来的石块。因为对古埃及人来说，西奈半岛珍贵的石材是漂亮的绿松石。古埃及人在经济允许的情况下，对石材其实很挑剔，知道哪个矿场的什麽石材最好。例如前面提到的哈特努布採石场就是以一种被称为埃及雪花石（Egyptian alabaster）的方解石而闻名。

目前相关研究均认为，金字塔的石灰岩应该来自图拉（Tura），距离吉萨不算太远，但墓室使用的坚硬花岗岩，可是从遥远南方的亚斯文（Aswan）运送来的！儘管南北向的运行可靠尼罗河和与之相连的运河，但採石场通常位于偏僻的沙漠边缘和山区，无论如何都要先横跨沙漠才行。

一般相信古埃及人应该也是用木橇来搬运，不然珍贵的石块在沙地上一路磨到目的地，不知道已经小了多少。但木橇在沙地上搬运重物，除了会有强大的摩擦力，还可能直接深陷其中，更加窒碍难行。然而，聪明的埃及人可能想到了解决方案，甚至还大方的画成壁画，但就像採石场的斜坡，粗心的现代人先前一直没有意会过来。

Djehutihotep的墓室壁画（Source: Wikipedia）

这是 Djehutihotep 的墓室壁画，他在中王国第十二王朝的官职相当于今日的省长或州长。画中呈现一大群人正努力拉著木橇上的巨大法老雕像。显然，埃及人的确是用人力来搬运这些庞然大物，并没有借用其他大型动物的力量。但就在木橇上，雕像的前方有一个小人物正在执行一个关键任务：倒水。

埃及壁画中，从瓶中将水倒在指定的人或物上，通常是一个淨化的仪式。埃及学家经常也是这麽解释：法老乃是地上的神灵，雕像所经之路需要先淨化。这听起来相当合理，然而，这个动作也可能具有实际帮助搬运的作用。 2014 年阿姆斯特丹大学的团队发表了一项实验成果，证实将沙地弄湿能更平顺地在沙地上行进。

团队人员在沙上洒水，并测量沙粒的固著度，发现当沙子达到一定的湿润度时会形成“毛细管桥”（capillary bridges），即细小的水珠会把沙粒连结在一起。这些桥樑不仅能防止沙粒在拖拉的过程中大量堆积在木橇前端，还可以减半移动时使用的力气，人力也就可以减半。然而，过犹不及，太多的水却会适得其反，让沙地更加窒碍难行。

埃及人是否找到正确的用水比例？这个做法是否在金字塔时代就已经存在？目前还没有依据可以证实或否定，但以上的发现告诉我们，不需外星人或未来科技，只要运用基础的物理原理，就能事半功倍。

是谁建造了金字塔？

若先排除外星人建造金字塔的可能性，墓室壁画也显示没有动物加入，剩下的就只有人力。然而，这些人又是谁呢？

在许多影视作品中，这些从事大型建造工程的作业人员，通常被形塑成可怜的奴隶，在鞭笞之下没日没夜的工作──但这很显然并非事实。在希罗多德听来，纵使这项工作极辛苦费力，但他们不是血汗奴隶，是有轮班的工人。

1990 年，金字塔建筑工的墓意外被发现。一个观光客骑著马，不小心被一块泥砖绊倒，后来证实那是一道墓牆。墓主是 Ptah-shepsesu 夫妻，墓的建材有部分来自建造金字塔及神庙的废材，墓本身也有建设墓室、前庭等，可见墓主属于较高阶的工匠或监督。在其附近有许多更小型的墓地，可能就是墓主手下工人的。

金字塔建筑工的墓（Source: guardians）

在一系列的考古挖掘中，考古学家清理出一打骨骸，还有保存下来的麵包和啤酒。他们没有被制作成木乃伊，也没有贵重物品陪葬，显示社会地位和财力都不高。但在古埃及，造墓本身就是一种特权，绝对不是奴隶能够享有的，推测可能是工人趁工作之馀，互相帮忙建造出来的。

王公贵族不仅在世时生活的场域与平民有所不同，死后下葬也有区隔，所以发展出墓城、帝王谷等区域。而建筑工人大部分是平民，却葬在离金字塔不远处，可见法老对他们的重视。

此外，工人的骨骼透露出粗重工作导致的伤病，例如关节炎，但也有接受治疗和修养癒合的痕迹。饮食方面，麵包啤酒显然供应充足，还有馀裕能够拿些放进墓中。儘管希罗多德记述工人採买的都是蔬菜，另也有证据指出这些工人每天吃掉农场送来的牛、羊等二十多头，能有肉类蛋白质的补充，其实待遇不算差，而且认真工作还有机会像Ptah-shepsesu一样晋升成为工头。

这些工人实际参与了建筑的劳动，但如此雄伟而精确的建筑，还需要有人劳心，规划出金字塔的整体结构。一般认为古夫的总理大臣赫米努（Hemiunu）是大金字塔的建筑师，这绝对是一项惊人的成就，但他也是站在前人的肩膀上，修正错误而直至完美。