埃及的第一座金字塔，是如何建成的？
埃及的第一座金字塔，是如何建成的？
左塞尔金字塔，被认为是埃及第一座金字塔，建于公元前2680年左右，高约60米。该金字塔由第三王朝法老左塞尔的高官伊姆霍特普设计建造，影响了后来第四、第五和第六王朝大型金字塔的建造。研究人员在PLOS ONE上发表了一项新研究认为，左塞尔金字塔的建造可能涉及一个独特的水压举升系统。
左塞尔金字塔，有时也被称为阶梯金字塔，被认为是最古老的金字塔。它最初高约60米，还不到吉萨大金字塔的一半，据说建于公元前2680年左右。它可以说是一座“原金字塔”，因为先前的纪念建筑都是用泥砖砌成，但左塞尔金字塔则主要是石块建成。
左塞尔金字塔位于塞加拉墓葬中，属于第三王朝法老左塞尔的墓葬建筑群。普遍认为，它由左塞尔的高官伊姆霍特普（Imhotep）设计建造。公元前三世纪的历史学家曼涅托（Manetho）曾将伊姆霍特普描述为“石建筑的发明者”。因此，左塞尔金字塔影响了后来第四、第五和第六王朝大型金字塔的建造。
左塞尔金字塔。（图/Charles J. Sharp，CC BY-SA 3.0）
然而，与其他的金字塔一样，它的确切建造方法也仍然是一个开放性的问题。考古学家在吉萨大金字塔等地方发现了使用小型坡道的证据。此外，人们还提出了许多推测，包括使用斜坡和杠杆，甚至是起重机、绞车、滑轮、枢轴，或者各种机械装置组合的辅助。
现在，在这些猜测的基础上，可能还要加上另一种方式。研究人员在PLOS ONE上发表了一项新研究认为，左塞尔金字塔的建造可能涉及一个独特的水压举升系统。水或许能够流入位于金字塔内部的两个竖井中，这些水可能被用来帮助升降一个用于搬运建筑石块的浮筒。
水压举升系统
这项新的跨学科分析涉及了各方面的专家，包括水文学家、湖沼学家、地质学家和卫星图像专家等。一开始，他们并不是要在左塞尔金字塔内寻找水压系统的证据。他们的目标是绘制塞加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，最初很难找到合理的解释。但随着发现的不断深入，沿着水的线索，他们似乎逐渐理解了这些结构背后的意义，并建立了对它们的整体认识。
塞加拉高原地图，显示了从大围墙拦水坝到左塞尔金字塔附近水处理设施的水道。接着，水被输送到金字塔的管道网络中，为水压升降系统提供动力。（图/Paleotechnic of Paris, Francec）
研究人员提出，金字塔附近先前一处无法解释的结构，也就是所谓的大围墙（Gisr el-Mudir），也是建筑群的一部分。它具有拦水坝的所有必要特征，实际上可能起到了拦水坝的作用，用来拦截水和沉积物。
有地形学证据表明，在左塞尔建筑群的西面可能有一个湖，而在它周围的“干护城河”中也可能有水流。护城河南内侧有一条长410米、名为“深沟”的通道。在外地面上挖掘的一系列分隔，可能是水处理设施。
这条通道具备水处理设施的所有技术要求。当水通过每一道分隔时，沉积物会沉淀。然后，水可能会流入金字塔的竖井，它的升力就能帮助搬运建筑石块。
岩石开凿的深沟中分隔1的视图。（图/Landreau et al PLOS ONE）
他们认为，古埃及人对水力学有一定了解，在修建灌溉和运输石块的运河时肯定涉及水力学。也有证据表明，在建造左塞尔金字塔时，这片地区应该拥有更多水资源——更多热带草原环境，而不是如今干燥的沙漠气候。因此，这些水道可能曾经被用来疏导暴雨的径流。
内部竖井
这个理论猜想最大的不确定性在于，如果真是这样，金字塔在建造过程中，内部应该有一个漂浮的木制升降系统，依靠水流将平台升到中央竖井。
研究人员认为，金字塔内部结构至少有13个竖井，其中最引人注目的是位于建筑群北部和南部的双竖井。探地雷达图像显示，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米长的管道与干护城河东段相连。
水力举升系统机制。（图/Landreau et alPLOS ONE）
一百年前的发掘工作清除了填充双竖井的大部分材料，只留下了位于井底的两个花岗岩盒。因此，研究人员不得不依靠考古报告来了解竖井内部的布局。
他们发现了一个可移动栓塞系统的证据，他们认为当塞子打开，可以让竖井注满水，举升一个装满石灰石块的浮动木制平台。关闭并排空竖井后，平台就会下降，以便装载下一批石块。
研究提出的可能的水力系统。（图/Landreau et alPLOS ONE）
据估计，在完成左塞尔金字塔期间，古埃及的建筑工人可能收集了400万到5400万立方米的水。研究人员也承认，在某些时期或许没有足够的水进行这样的操作，这种装置可能是对其他建造方法的一种补充。
怀疑的声音
这其实不是第一次有人提出用有关水压的方法建造金字塔了。相比之前的提议，这篇论文非常详尽，提供了大量有关水力系统的细节。
但也有人提出，降水无法带来足够的储水量，来维持这种水利系统。所谓的大围墙可能另有用途。研究中提到的可能存在的湖泊也颇有争议，毕竟没有任何历史记录提到过这样一个湖泊。
此外还有一个“投入产出”的问题。左塞尔金字塔的石块平均每块重300千克，与之后那些更雄伟的金字塔相比要小得多。也许，建造这种复杂的水压装置，反而需要付出比人工搬运石块更多努力。
要想了解当时地表有多少水，以及水是如何流过竖井的，都还需要进一步的研究。研究人员也呼吁对左塞尔金字塔进行更多研究。