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为什么比萨斜塔能斜而不倒?

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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。

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更新时间：2024-01-01 08:04:02
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