<h5> 有這么一座塔，傾斜了八百年依然不倒。它，或許遲早會倒塌掉，或許永遠也不會到，這就是著名的比薩斜塔。<br> 比薩斜塔位于意大利北部的比薩城，小鎮(zhèn)上人很少，卻涌入了遠道而來的世界游客，他們不是為了看小鎮(zhèn)，也不是為了觀賞托斯卡納的山水人文，而是為了看那座不倒的斜塔。原本，斜塔僅僅是比薩小鎮(zhèn)奇跡廣場上一組宗教建筑中的一個鐘樓，是這組建筑的陪體，但現(xiàn)在卻成了眾目睽睽的焦點，唯一的原因就是由于它“斜而不倒”。比薩斜塔正如它所在的奇跡廣場，成為了真正的“奇跡”。</h5><div><br></div> <h5><div><br></div></h5><h5> 在一個晴朗的下午，隨同游客魚貫穿過一座羅馬式拱門進入廣場，首先看到的是兩棟高大的白色宗教建筑，一棟為圓筒形穹頂?shù)谋人_洗禮堂，另一棟為長方形、梯形、三角形堆疊起來的比薩大教堂，視線繞過這兩棟建筑，在其斜后方佇立著羅馬式圓柱形鐘樓，這就是著名的比薩斜塔了。<br> 為何，一個如此小城存有世界級別的建筑？為何，比薩塔成為了斜塔？為何，它傾斜了八百年而不倒？又為何，比薩人和世界游客對其鐘愛有加？這或許是所有到這里來的人都有的疑問。</h5><div><br></div> <h3 style="text-align: center"><b>1</b></h3> <h5> </h5><h5> 比薩斜塔位于意大利托斯卡納省比薩城北部的奇跡廣場，廣場的大片草坪上建有大教堂、洗禮堂、鐘樓和墓園等宗教建筑，比薩塔是這組建筑的鐘樓。中世紀的歐洲，鐘樓建筑比比皆是。其作用平時敲鐘召喚信徒，戰(zhàn)時登塔瞭望觀察敵情。<br> 中世紀的意大利號稱是海上共和國，當(dāng)時有八個并存并各具優(yōu)勢的城邦。其中阿馬爾菲、比薩、熱那亞和威尼斯都曾經(jīng)鼎盛一時。公元十世紀，比薩共和國達到了鼎盛，擁有強大的商船艦隊和海軍艦隊。他們頻繁贏得對外戰(zhàn)爭的勝利，積累了大量財富，是地中海地區(qū)最為重要的商業(yè)中心。當(dāng)時比薩大公為了紀念比薩城邦的繁華盛世，彰顯財富并收藏戰(zhàn)利品，決定修建一組教堂，比薩塔應(yīng)運而生。</h5><div><br></div> <h5><div><br></div></h5><h5> 比薩塔建造于1173年，由意大利著名建筑師那諾·皮薩諾主持修建，建到第三層正在建第四層的時候，工程被叫停。停工的原因史料上并沒有確切記載，或許是發(fā)現(xiàn)塔身傾斜，或許是比薩大公政治或外交方面出現(xiàn)了問題。但客觀上，這次停工保護了比薩塔，如果比薩塔在傾斜的狀態(tài)下一次建成，勢必會造成因地基承載力不足或者蠕變不充分而傾覆。停工遙遙無期，主創(chuàng)設(shè)計師皮薩諾有生之年僅看到自己留下的一座爛尾鐘樓。1272年，時隔近百年比薩塔復(fù)工，五年后建到第七層時因戰(zhàn)爭再次停工，有記錄說當(dāng)時建到第七層時曾經(jīng)在這里做了宗教活動。又時隔八十年后，1360年皮薩諾家族的另一位工程師湯瑪索·皮薩諾承擔(dān)起了修塔重任，他首先強化了泥土，加固了地基，于1370年比薩斜塔終于竣工。<br> 原設(shè)計比薩塔高60米，最終建成的比薩塔塔高54.5米，直徑16米，共有八層。底層和頂層結(jié)構(gòu)不同，中間各層結(jié)構(gòu)完全相同。比薩塔呈圓筒形，塔身1~6層采用優(yōu)質(zhì)大理石，每塊大理石做工完整，表面精心打磨成圓弧形，將塔身拼接成精準的圓形。為減輕塔身重量，塔頂上的7~8層采用磚和輕石料筑成。</h5><div><br></div> <h3 style="text-align: center"><b>2</b></h3> <h5></h5><h5><span style="color: inherit;"> 有人說，比薩塔的傾斜是設(shè)計師有意為之，“因傾斜而美”才是比薩塔的真正價值。這種說法最早由十八世紀一位意大利歷史學(xué)家提出，現(xiàn)在也有一些人贊同這種觀點。實際上，比薩塔最早的設(shè)計是垂直的，出現(xiàn)傾斜并非設(shè)計師有意為之。盡管如此，比薩人最反感的是將其傾斜完全糾正，只有傾斜才是比薩塔的價值所在。<br></span> 有人說，比薩塔的傾斜是由于基礎(chǔ)不穩(wěn)定，受基礎(chǔ)地質(zhì)不均勻沉降所致。這一觀點得到了國際大多數(shù)研究人士的認可，拯救方案也多從這個角度入手。比薩塔位于一片灘涂之上，是地中海海水退縮形成的陸地。在億萬年的固化過程中，基礎(chǔ)沉積了種植土層、沙土層、水飽和性粘土層、地下水層等復(fù)雜的層級，抗壓后容易變形，造成不均勻沉降。</h5><div><br></div> <h5><div><span style="color: inherit;"><br></span></div></h5><h5><span style="color: inherit;"> 有人說，比薩斜塔不倒是由于采用了優(yōu)質(zhì)大理石砌筑，并結(jié)合了完美的粘合、砌筑工藝。比薩地區(qū)原本就是著名的大理石材產(chǎn)區(qū)，當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)大理石至今在國際上享有極高的聲譽。一些研究者認為，比薩塔選用的大理石石材，抗撓曲變形能力極強，修筑的工匠熟練掌握羅馬時期傳承下來的砌筑工藝，兩者結(jié)合使得比薩塔材料完美地結(jié)合在一起，能承受負載偏心最高5度的傾斜。<br></span> 有人說，比薩塔傾斜而不倒，是由于它的建成周期長達兩百年，如果一次性建成早就因負載不穩(wěn)倒塌了。我們知道，土壤是一種典型的彈塑性材料，具有自我修正應(yīng)力的功能。比薩塔第一次建到三層半后停工近百年，塔基松軟的海泥層土壤慢慢地適應(yīng)了塔身重量。第二次開工幾乎與第一次同樣的高度，又停工長達百年之久。兩次停工，基礎(chǔ)的彈塑性很好地對塔身進行了自我修正，這或許是比薩塔“斜而不倒”的原因之一。<br> 還有人說，比薩斜塔之所以不倒，更多的是得益于基礎(chǔ)松軟的土壤。塔的自身有機地與基礎(chǔ)沉降結(jié)合，基礎(chǔ)雖不穩(wěn)固但具有彈性和韌勁兒，有極強的緩沖和自身修復(fù)能力。1978年比薩發(fā)生了大地震，周邊建筑毀損嚴重，比薩塔也在地震中劇烈晃動了二十多分鐘，但安然無恙，原因就是因為基礎(chǔ)的沙子和粘土特性修改了斜塔的震動屬性。</h5><div><br></div> <h3 style="text-align: center"><b>3</b></h3> <h5></h5><h5><span style="color: inherit;"> 盡管比薩塔斜而不倒，但倒塌的夢魘始終纏繞著比薩塔。現(xiàn)代科學(xué)家通過研究鐘塔石層的相對傾斜度，推演出了其在歷史上不同時期的傾斜度。<br></span> 歷時兩百年的鐘塔建筑期內(nèi)，大致可分為三個階段。第一階段，即從奠基開始到建成三層，塔身向西北傾斜0.4度；第二階段工程向四層以上推進，或許是為糾正塔身的傾斜，工匠們有意向南砌筑塔身，到1278年建到第七層時，塔身向西南傾斜0.6度左右；到了第三階段再次開工復(fù)建的時候，塔身傾斜已經(jīng)達到了約1.6度。<br> 鐘塔建成后，塔身的傾斜也在不斷增大之中，四百年后工程師使用簡單的垂線測量方式得出了傾斜5度的結(jié)論。二十世紀初，更加精確的測量開始了，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鐘塔的傾斜速率在增加，到了1990年其傾斜速率已經(jīng)相當(dāng)于每年1.5厘米。傾斜速率的增加，主要原因是由于對斜塔采取了不當(dāng)?shù)募m偏方案，如果按照這樣的速率傾斜，傾覆就成為了必然。</h5><div><br></div> <div><br></div><h5> 經(jīng)勘探得知，比薩塔坐落在一片灘涂之上。近現(xiàn)代科學(xué)家對比薩塔基礎(chǔ)進行了詳細分析和研究，對其傾斜做出了科學(xué)的論斷。<br></h5><h5> 比薩塔下的地基大致分為表層耕植土；中層粉沙、粉土層，大約厚度18米；下層是粘土和沙土混合層，大約厚度50米；不幸的是，比薩塔的基礎(chǔ)正好位于最不穩(wěn)固的粉砂土層上，由于當(dāng)時施工原因，塔基南側(cè)的粉砂局部外擠，地基產(chǎn)生塑性變形，南側(cè)應(yīng)力大于北側(cè)，導(dǎo)致負載偏心，這是塔身向南傾斜的主要原因。另外，塔基下部的粘土層位于地下水位下部，水分狀態(tài)飽和，在長期負荷作用下，土體發(fā)生蠕變，這也是塔體緩慢傾斜的原因之一。</h5><div><br></div> <h3 style="text-align: center"><b>4</b></h3> <h5></h5><h5><span style="color: inherit;"> 比薩斜塔傾斜的原因，似乎已有了結(jié)論。但就如同醫(yī)生給病人看病，病因知道了并不意味著一定能治好病。世界上幾十個國家的巖土工程師，紛紛對斜塔把脈會診，但競相折腰，并沒有找到具有可操作的方案?？梢哉f，斜塔就像一位體弱多病的老人，任何一項措施單一的拯救方案似乎都不適合，拯救斜塔是一項非常艱巨而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。<br></span> 1990年意大利一座并沒有出現(xiàn)傾斜的鐘塔倒塌了，這一事件為比薩斜塔的保護再次敲響了警鐘。意大利政府為斜塔保護成立了專門委員會，旨在推動比薩斜塔的保護和拯救工作。在收集和評價了眾多拯救方案的前提下，委員會提出了拯救比薩斜塔的原則性大綱，即：必須保留其基本特色，同時不能破壞古跡的歷史和原工匠的技術(shù)。因此，對于它的任何入侵性手段必須減至最低，且任何拯救措施都不可以架設(shè)明顯支撐物。經(jīng)過多年研究，委員會決定采取土壤萃取法施工，即在塔基北側(cè)下方及附近安裝幾根土壤萃取管，在嚴格監(jiān)控和測算的情況下，小心地在第一土壤層抽取少量土壤。由于塔基土壤松軟，每次萃取土壤后所形成的空洞會慢慢地封閉，使土壤地表稍稍下沉，使得斜塔也隨之微微向北轉(zhuǎn)動，達到降低塔身傾斜的作用。</h5><div><br></div> <h3 style="text-align: center"><b>5</b></h3> <h5></h5><h5><span style="color: inherit;"> 比薩斜塔最著名的傳說與伽利略有關(guān)。<br></span> 比薩斜塔建成后一百九十四年，比薩城的一個破落貴族家庭誕生了一個男嬰，這個男嬰就是現(xiàn)代物理學(xué)奠基人，現(xiàn)代觀測天文學(xué)之父，現(xiàn)代物理學(xué)之父，現(xiàn)代科學(xué)之父的伽利略。<br> 古希臘亞里士多德認為，物體下落的快慢是不一樣的，下落速度和比重成正比，物體越重下落的速度越快，比如，十公斤的物體比一公斤的物體下落速度快十倍。傳說，伽利略對這個已經(jīng)存在了一千七百多年的定理提出了質(zhì)疑，他帶著十磅和一磅的兩個鐵球登上了比薩斜塔，測試結(jié)果兩個不同比重的鐵球同時落地，揭開了自由落體運動的秘密，同時也推翻了亞里士多德的學(xué)說。但是……，這或許僅僅是個傳說，僅僅是比薩人的精神想象或附會在比薩塔上的一則寓言。</h5><div><br></div> <h5><div><br></div></h5><h5> 伽利略是否在比薩斜塔上做過自由落體實驗，在近一百年內(nèi)成為了激烈爭論的公案。由于這個傳說幾乎家喻戶曉，又關(guān)系到近代科學(xué)奠基的重大問題，傳說是否符合歷史真相，受到了非常廣泛的討論和論證。<br> 關(guān)于伽利略在比薩斜塔上做自由落體實驗的傳說，最早來自于他的學(xué)生所寫的一本《伽利略的歷史故事》。這本書發(fā)表于1717年，作者說伽利略在晚年告訴他，在比薩斜塔上當(dāng)著比薩大學(xué)全體師生的面做了該項實驗。但后來人們發(fā)現(xiàn)，這樣重大的實驗，在伽利略本人的著作中并未提及，就連與伽利略同代人也沒有相關(guān)的說明和記載。在伽利略的著作中三十次提到了自由落體實驗，但沒有一條明確是在比薩斜塔上完成。一些近代科學(xué)家和科史學(xué)者認為：伽利略不可能僅僅滿足于扔鐵球這樣簡單的定性實驗，他的自由落體實驗更多的是采用讓球從光滑的斜板上向下滾動，這樣才可能更有效地避免阻力的影響，并便于測定勻加速運動的數(shù)據(jù)。<br> 其實，即便伽利略沒有在斜塔上做過實驗，即無損于伽利略的偉大，也無損于比薩斜塔的偉大。但是或許人們認為，如果能將兩者有機地結(jié)合起來更加完美，這或許是這則傳說廣為流傳的根本原因。</h5><div><br></div> <h5><br></h5><h5> 比薩斜塔屹立八百年而不倒，是世界上珍貴歷史文物，也給文物保護出了道最大的難題。<br> 任何事物都有兩面性，比薩斜塔自建筑伊始就出現(xiàn)了傾斜畢竟不正常，八百年來傾斜的比薩塔讓威尼斯人牽腸掛肚，令意大利政府傷透了腦筋，也費盡了建筑科學(xué)家的精力。但，傾斜令其舉世矚目，傾斜引得世界游客趨之若鶩。贊同比薩人反感將其徹底糾正的觀點，難道就不能找到即保持現(xiàn)狀，又不至其傾覆的辦法嗎？相信辦法會有，即便當(dāng)代人做不到，還可以將這一難題交給后人。<br> 當(dāng)然，前提是比薩塔不要在我們這一代人手中倒塌。</h5><div><br></div>