零距離科學:金字塔之謎——古夫金字塔

零距離科學:金字塔之謎——古夫金字塔
通過攝影測量法,專家能建立金字塔與附近地方的三維模型,讓考古學家從一個全新角度審視古夫金字塔這座龐然巨物。
我們想讓你知道的是

對考古學家而言,更讓他們著迷的是,在科技匱乏、起重裝置欠奉的四千多年前,這些金字塔是如何被建造?

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文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

金字塔總是帶著神秘,盜墓、機關、木乃伊確是引人入勝,也成為了不少荷里活電影的題材。不過,對考古學家而言,更讓他們著迷的是,在科技匱乏、起重裝置欠奉的四千多年前,這些金字塔是如何被建造?一連六集的《零距離科學》,會帶領大家進入埃及金字塔的世界,藉著最新的技術,嘗試破解纏繞考古學家良久的謎團。

世上最高:古夫金字塔

讓我們先從最矚目的古夫金字塔(Pyramid of Khufu)開始說起,它是現今僅存的世界古代七大遺迹,也是世界上最高的金字塔。埃及古物學家(Egyptologist)認為這是第四王朝古夫法老的陵墓,大約於公元前2560年建成。金字塔呈一個正四方椎體,底部邊長230米,高146米。金字塔建造在一塊天然的岩石上,上方則是由石灰石(Limestone)搭砌而成。到目前為止,考古學家共發現了三個墓室,分別是深入天然岩石30米深的地下墓室(Subterranean chamber)、在金字塔南北兩面正中間的王后墓室(Queen’s chamber)與及位置再高一點的國王墓室(King’s chamber)。至於未來會否發現更多墓室,考古學家則眾說紛紜了。

考古學2.0:攝影測量法

這一次,考古學家對古夫金字塔的研究有別於以往,他們借助了一套新技術——攝影測量法(Photogrammetry),盼望能得到一些新的啟發。兩位攝影測量專家從巴黎遠道而來,以人手及航拍機從多角度拍攝金字塔內外的高解像度照片,繼而以電腦軟件重建出金字塔與其相鄰空間的三維模型,小至毫米之差的物件也能分別出來。這套技術讓考古學家得以從一個全新的角度審視古夫金字塔這座龐然巨物,可以細察金字塔位置較高的石灰石,也可以做一些宏觀的幾何測量,難怪其中一位考古學家笑言:「今天就去買攝影測量儀吧!」

古夫金字塔的五項謎思

這個三維模型,連同一些新的考古發現,再加上考古學家的理性分析,增進了我們對古夫金字塔建造過程的理解。

  • 古夫金字塔是完美的正四方椎體嗎?

三維模型讓考古學家易於量度金字塔的幾何特性。他們發現,金字塔的底部是接近完美的正方形,四個直角的誤差少於1/15度。這樣的精準度不應是巧合的結果,而是古埃及人通過仔細測量,把天然岩石底座切割得近乎完美。問題是,他們何以這樣準確?考古學家對此仍沒有共識,有人認為是出於對星星軌跡的觀察,亦有人認為是以太陽造成的倒影為依據。

  • 古夫金字塔的底座如何平整?

金字塔底座平整的情況讓人驚歎,只有2.1厘米的水平差異。考古學家暫時的理論是,古埃及人圍繞天然岩石底座挖了一條水道,然後灌水進去來獲得水平面,接著按水平面來進行岩石平整。

  • 大量石塊是如何被運送?

這是其中一個最讓人摸不著頭腦的問題。石塊平均重量為1.5噸,其中一些相信是來自附近的石礦場,另一些則是由幾十,甚至幾百公里以外的地方運到金字塔選址。2013年終於迎來一個重大發現,一隊法國考古隊伍在紅海附近山洞中發現莎草紙卷(Papyrus rolls),當中內容包括古埃及工人梅勒(Merer)的工作日誌,講述石塊如何從圖拉(Tora)運到吉薩(Giza)。古埃及人是靠尼羅河以船隻運送石塊,但尼羅河跟金字塔選址有一段距離,那該怎麼辦?原來他們在金字塔附近開墾了一個人工湖,又開鑿了一條運河連接尼羅河和人工湖。運輸之謎終於解開。

  • 古夫金字塔是如何搭建?

考古學家普遍認為,金字塔是逐層搭建。細心察看三維模型後,他們發現金字塔的石塊大小並不規則,並不是那麼完美。不過這也比較省時省力,不用多費功夫進行切割。但當年並沒有起重機,究竟古埃及人如何把石塊移到幾十至一百多米高的位置?

考古學家起初有兩個假設:第一,從地面建一條直的坡道(ramp)直至金字塔頂;第二,建一條圍繞金字塔的螺旋式道路。但兩個假設也有其不合理之處。由於附近石礦場距離金字塔只有350米,如果坡道由石礦場延伸至塔頂,那坡道的斜率實在太高。至於建螺旋式道路則所需物料太多,而且道路太長,不符成本效益。

考古學家想到,或許當時的解決方案是兩者的結合,先以直坡道連結地面至金字塔中間位置,再以螺旋式道路連結中間位置至塔頂。石塊接著便以動物和人以木橇在通道上運輸。實質的做法還待更多考古證據驗證。

  • 古夫金字塔為何有三個墓室?

一般的金字塔只有一個在地面的墓室,但古夫金字塔就有三個,一個在地下30米深,另兩個在地面之上。現今的科技還沒能從外面透視金字塔的墓室,不過,專家仍可在墓室內大規模拍照,以攝影測量法重建墓室的模型。

從入口進去,經過下降通道(Descending passage),便來到在天然岩石中開鑿出來的地下墓室。這墓室尚未竣工,有學者認為這是最先建成的,目的是測試這塊天然岩石能否承托整個金字塔的重量。也有學者認為這是法老原來的墓室,但後來他改變了主意,要把墓室建在金字塔的中間,於是荒廢了它的工程。

從入口經過上升通道(Ascending passage),盡頭就是大走廊(Grand gallery),大走廊的起始則有一水平通道通往王后墓室。這墓室座落在金字塔的中線,有考古學家認為是法老長眠之地,但後來他又改變主意了。

大走廊則是通往安放石棺的國王墓室的必經之路,內裏有阻擋盜墓者的大花崗石(Granite)。大走廊的盡頭跟國王墓室之間還有一條水平通道,內有三個花崗岩吊閘的機關。這些機關都是用作保護法老,讓他的永生不被騷擾。

除了這些說法外,還有考古學家認為三個墓室都是一早計劃好的,而不是法老一而再地改變主意。地下墓室甚至是最後才開鑿的,因此它最後趕不及完成。

滿載秘密的金字塔

新的考古方法確是把古夫金字塔的神秘面紗掀開了一點,讓我們了解到它的冰山一角。但尚有很多謎團留待考古學家解開,神秘的金字塔還是神秘!或許,科技的發展會促使考古3.0、4.0的出現,不過這會讓我們對金字塔有全然的理解嗎?於我而言,仍是不能,時間的逝去永遠沒法讓我們重建古埃及的顯赫文明……

《零距離科學》集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於11月22日播出。港台網站tv.rthk.hk及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。節目網站:www.rthk.hk/tv/dtt31/programme/sciencewithyou

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Kayue