埃及人使用液压升降机建造了佐塞尔金字塔

关于埃及金字塔如何建造的争论由来已久，特别是考虑到用于建造的大块石灰石的巨大体积和重量。众多假设(有些颇具争议)被提出，包括使用坡道、杠杆、起重机、绞盘、吊车、支点或它们的组合。现在，我们可以将液压升降机的可能使用添加到这些假设中。据《PLoS ONE》期刊发表的一篇新论文称，古埃及人在第三王朝时期可能至少部分依赖液压技术来建造佐塞尔阶梯金字塔。

“许多关于金字塔建造的理论认为，纯粹的人力，可能借助于基本的机械装置如杠杆和坡道，被用于建造金字塔，”论文合著者、巴黎Paleotechnic和格勒诺布尔阿尔卑斯大学的Xavier Landreau告诉Ars Technica。“我们的分析引导我们使用水作为提升石块的手段。我们对仅使用已知的坡道和杠杆方法建造最大的金字塔持怀疑态度。”

阶梯金字塔建于约公元前2680年，是为第三王朝法老佐塞尔建造的葬祭综合体的一部分。它位于萨卡拉墓地，是第一座建成的金字塔，几乎是一个“原型金字塔”，最初高约62.5米(205英尺)。相比之下，吉萨大金字塔高146.6米(481英尺)，曾是近4000年间最高的人造结构。之前的纪念碑是用泥砖建造的，但佐塞尔的阶梯金字塔是用石头(特别是石灰石)建造的；人们广泛认为，佐塞尔的宰相伊姆赫特设计并建造了这个综合体。公元前三世纪的历史学家Manetho曾描述伊姆赫特为“石材建造的发明者”。因此，佐塞尔金字塔影响了第四、第五和第六王朝的后续更大金字塔的建造。

使用石灰石比建造泥砖纪念碑要劳动强度大得多。不幸的是，几乎没有多少历史资料能揭示这些金字塔是如何建造的。公元前五世纪的希罗多德——在伟大的金字塔建成几个世纪后——描述了一种由一个或多个杠杆组成的机器用于提升石灰石块。在公元前一世纪，狄奥多罗斯·西库鲁斯提到了使用土坡，他声称“当时还没有发明提升机器”。

考古学家在吉萨大金字塔等地发现了使用小坡道和倾斜坡道的证据，但可能还使用了其他补充方法或装置，其中杠杆被认为是最有力的候选之一。

或许最具争议的是，法国建筑师Jean-Pierre Houdin构建了吉萨大金字塔的一个典型模型，展示了如何使用外部坡道来建造结构的前30%，然后再使用内部坡道将石块移动到更高处。他解释说，缺乏这种坡道的证据是因为外部坡道的石块被回收用于建造上层。(2017年的电子游戏《刺客信条：起源》在其虚拟游览吉萨大金字塔时纳入了Houdin的争议理论。)值得注意的是，伦敦大学学院的埃及学家David Jeffreys曾将Houdin的假设斥为“牵强附会且极其复杂”，这一假设仍未得到证实。

水力升降机？

据Landreau所述，一开始，他的跨学科团队并未寻找佐塞尔金字塔内液压系统的证据。他们只是着手绘制萨卡拉高原西部的流域图。经过四年的深入研究，他们发现了一些结构，认为这些结构构成了一个大坝、水处理设施和金字塔内可能的内部液压升降系统，作为综合体的一部分。“正是沿着水的线索，我们逐渐理解了这些结构的意义，并建立了对整个系统的理解，”他说。

例如，他们得出结论，巨大的Gisr el-Mudir围合体具有所有必要的特征，能够捕获沉积物和水。金字塔综合体西部的地形证据表明，那里可能曾有一个湖泊，以及干壕沟周围可能有水流的证据。干壕沟的南部内部有一个410米长的通道，称为深沟，Landreau等人认为其具备所有水处理设施的技术要求，即沉淀池、滞留池和净化系统。

古埃及人确实在他们为灌溉和运输石块而建造的运河中使用了液压技术。有证据表明，在建造阶梯金字塔时，该地区有更多的水资源——更多的是草原环境，而不是今天的干燥沙漠气候。因此，这些水道可能曾被积极用于引导暴雨径流。

Landreau等人的理论中最具挑战性的部分是，在金字塔建造过程中，内部存在一个浮动的木制升降机，依靠上述水流通过中央竖井提升平台。金字塔的内部结构至少有13个竖井，作者特别提到在综合体的南北两侧有两个双竖井。他们的地面渗透雷达图像显示，这两个竖井由一条200米长的隧道连接。东侧至少有两个竖井通过两条80米长的管道与干壕沟的东部连接。

在20世纪30年代的先前挖掘中，除了底部的两个花岗岩箱外，大部分填充双竖井的材料都被清除，因此作者必须依赖那些考古报告来获取竖井内部布局的信息。他们发现了一个可移动塞子的证据，认为这可以在打开时让竖井充满水，提升载有石灰石块的浮动木制升降平台。关闭塞子并排干竖井可以降低平台以装载下一批石块。Landreau等人估计，埃及建造者在建造阶梯金字塔的二三十年间可以捕获400万至5400万立方米的水。

可能有些时期水量不足以操作这样的液压升降系统，因此作者承认这种装置可能只是其他建造方法的补充。“根据其他研究，我们无法断言仅使用一种独特的技术，”Landreau说。“我们估计金字塔建造的初期可能使用了延长路径的坡道。此外，考虑到金字塔的建筑师和监督员可能使用了他们手头的各种建造技术，包括坡道、起重机或动物力量，这是合乎逻辑的。这些不同的技术可以使建造过程灵活多样，适应现场的各种限制。”

Landreau指出，后来的金字塔和阶梯金字塔一样高大，但它们并非用大块切割的石头建造，而是使用较小的石块和砖块，这些砖块在随后的千年间变成了瓦砾，因此没有同样的持久性。实际上，“从中王国到晚期王国，甚至中王国，没有一个法老能够建造出像第四王朝那样的奇迹，”他说。“虽然有有效的历史论据解释这一现象，但缺乏辅助古代建造者的能源也可能起到了作用。早期王国时期的气候较为湿润，但随着时间的推移变得干燥。随着河谷的水力减弱，后来的法老们可能仅凭人力难以复制早期王朝的大型金字塔。”

Landreau和他的团队已经在考虑可能的下一步行动，以支持他们的液压升降假设。例如，应该对古埃及的水资源进行更详细的研究，以核对他承认的团队“粗略计算”，因为该地区从草原环境转变为沙漠环境。新的地球物理调查和河谷钻探将更好地了解该地区的水文情况，而其他调查可能揭示金字塔东向隧道的去向。

此外，Gisr el-Mudir和深沟周围的挖掘可以澄清它们是否具有液压用途，特别是如果发现任何水印证据，连同通道和隔间之间的隧道，例如深沟和南竖井之间的隧道。或许可以使用μ子断层扫描技术来探索北竖井的上部。在其他金字塔中寻找内部结构如竖井的证据也可能提供有价值的信息。

怀疑论者的意见

牛津大学的John Baines表示，这不是第一次有人提出可能使用液压方法建造埃及金字塔的理论。Baines告诉Ars Technica，他对Landreau等人的液压升降假设持“中立到怀疑”态度，尽管他认为这一理论比之前更为可靠的说法更为扎实。“但这是否可行是另一回事，”他说。“使用坡道是可行的，并且有考古证据支持其他地点的坡道。”

“这篇论文非常详尽，水文论据可能与近期关于相关时期更多降雨量和不同尼罗河流域模式的研究相符，”Baines补充道。“不远处还有萨德尔-卡法拉大坝(‘异教徒大坝’)，同样属于大致相同的时期，尽管1950年代的原始报告称其在第一次实验中失败了。”

他对Landreau等人关于水过滤和水质的论点表示质疑。“在现代之前，有任何偏好井水或流动水而非静止水的证据吗？”他说。“我还想知道在公元前三千年初期，如何以必要的准确性进行水位测量。”

剑桥大学的Judith Bunbury表示，有证据表明埃及人在那个时期使用了其他类型的液压技术，但没有任何证据表明使用了任何类型的液压升降系统。

“虽然这一时期的信息稀少，但并非不存在，如果这种装置在使用中，那么在旧王国墓室场景和文字如红海卷轴中记录了如此多的日常生活和技术细节的情况下，这种装置被忽略是不合常理的，”她说。“例如，在胡夫时期的Gebel al-Asr，使用了装载坡道，移动大型雕像块。至今仍有一些大型雕像块原地不动，显示它们是通过杠杆和楔子方法移动的，这种方法今天仍被埃及工人使用。在这种背景下，如果使用了液压升降机这样强大的技术，然后很快被遗忘，那将是令人惊讶的。”

这就是为什么Bunbury希望看到Landreau等人假设的其他证据，特别是这种装置的图像或历史文本提到液压升降机的使用。其他这种升降机的遗迹也将是有力的证据，尽管Bunbury警告说“井和尼罗河水位测量仪也需要竖井，而深竖井在没有上部结构的情况下也常用于埋葬。”因此，令人信服地论证这些竖井用于液压目的，而非其他可能用途，将是一个挑战。