羅馬人十個(gè)最酷工程技巧浮橋火坑供暖

1、<p><b>　　圖1/10</b></p><p>　　古羅馬在一些方面很擅長，在另外一些方面卻稍顯遜色。在理論科學(xué)和文學(xué)方面，他們總是生活在鄰居希臘的陰影下，他們的詩歌永遠(yuǎn)無法達(dá)到與希臘人相同的高度，他們的斯多葛哲學(xué)和伊壁鳩魯學(xué)說也是模仿他人的結(jié)果，曾使用過羅馬數(shù)字的任何一個(gè)人都很清楚這個(gè)體系到底有多么費(fèi)解，即便是最簡(jiǎn)單的算術(shù)也不例外。</p><p>

2、;　　如果你想請(qǐng)教某人幾何學(xué)，不妨去問希臘人，但是，如果你想讓某人為你建造一座浮橋、一個(gè)下水管道系統(tǒng)或者制造一種能把燃燒的砂礫和焦油球發(fā)射到274米以外的武器，你就需要一位羅馬人了。就像希臘人給予我們的那樣，羅馬人輝煌的建筑才華、組織和工程學(xué)壯舉使他們?cè)诠糯褡逯忻摲f而出。盡管他們的數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)展并不完善，但是他們通過建模型和試驗(yàn)，建造出非常堅(jiān)固耐用的建筑物，從而抵消了他們?cè)谟?jì)算壓力和重力方面存在的不足。其結(jié)果是他們?nèi)〉昧藦耐炼涞睦桌?/p>

3、橋到英國的哈德良長城的一系列建筑學(xué)成就。由于有這么多杰出的實(shí)例，而且其中很多依然保存狀況良好，因此很難從中挑選出一些“典范”，用以展示過去是如何打造建筑物的。下面是羅馬最棒的十大工程學(xué)成就。</p><p><b>　　1.浮橋</b></p><p>　　朝圣者通過印度的一座現(xiàn)代浮橋穿越恒河</p><p>　　羅馬工程學(xué)通常是羅馬軍事工程的

4、代名詞。著名的古羅馬道路的建設(shè)目的并不是為了日常使用(盡管它們最終被用于此)，而是為了正在行進(jìn)的羅馬軍團(tuán)能夠迅速進(jìn)入鄉(xiāng)下地區(qū)，打擊發(fā)生動(dòng)亂的地方，并迅速撤出。羅馬設(shè)計(jì)的浮橋，大部分是在戰(zhàn)時(shí)為了震懾性突襲修建的，也用于同樣的目的，它們是尤利烏斯-愷撒專門建設(shè)的。公元前55年，他在萊茵河上修建了一座長度大約是437碼(400米)的浮橋。自古以來，日耳曼部落就認(rèn)為這條河是一道阻擋羅馬人入侵的天然屏障，但一座浮橋，就把他們的這個(gè)天真想法擊得粉碎

5、。</p><p>　　說凱撒的萊茵河橋非常高明，原因有幾方面。在不分流河流的情況下修建一座橋異常困難，更何況要在一個(gè)有軍事背景的地方修建橋梁，時(shí)刻都要有人防守，因此工程師需要快速完工。他們不是把木樁垂直夯入河里，而是讓木樁與水流成一定角度插入河底，為地基提供額外的力，讓它更穩(wěn)固。他們還在上游設(shè)置了一些保護(hù)性樁結(jié)構(gòu)，用來捕捉或者是減緩任何有可能漂流到下游的具有破壞性的原木的速度。最后這些木樁被捆扎到一起，并在它上

6、面修建一座木橋。這座浮橋的建設(shè)總共僅用了10天，全部用料都是就地取材。建橋一事向當(dāng)?shù)夭柯鋫鬟f了這樣一個(gè)關(guān)于羅馬實(shí)力的信息：如果凱撒要過萊茵河，他就能做到！</p><p><b>　　圖2/10</b></p><p><b>　　2. 平圓拱</b></p><p>　　幾乎與我們已經(jīng)列出的所有工程學(xué)壯舉一樣，羅馬人并不

7、是拱形結(jié)構(gòu)的發(fā)明者，但是他們確實(shí)使它變得更加完美。早在羅馬人掌握這項(xiàng)技術(shù)的大約2000年前，拱形結(jié)構(gòu)就已經(jīng)出現(xiàn)了。羅馬工程師意識(shí)到，拱形并不需要保持連續(xù)不斷，也就是說，他們沒必要非用一個(gè)拱形結(jié)構(gòu)跨越整個(gè)隘口，結(jié)果證明這一想法非常高明。他們嘗試著把它分成幾個(gè)更小的片段，并把拱形轉(zhuǎn)變成一個(gè)完美的半圓形，他們發(fā)現(xiàn)這些半圓形結(jié)構(gòu)并不必像每個(gè)片段那么長。平圓拱由此誕生。</p><p>　　這種新型拱形建筑具備兩個(gè)截然不同

8、的優(yōu)勢(shì)。第一，由于這些拱形結(jié)構(gòu)是連續(xù)出現(xiàn)，共同跨越一個(gè)隘口，而非由單一拱來完成，因此一座橋跨越的距離就能顯著增加。第二，由于這種方法需要更少材料，因此平圓拱橋更經(jīng)得起從它們下方流過的水流的考驗(yàn)。從平圓拱橋下方經(jīng)過的流水可以自由穿越橋洞，而不是被迫從一個(gè)開口處流過，因此可以減少河水泛濫的威脅，并減緩橋梁支撐物的受損程度。</p><p><b>　　圖3/10</b></p>&

9、lt;p><b>　　3.水力</b></p><p>　　在水輪和其他技術(shù)的幫助下，古羅馬人利用水的力量為他們謀福利</p><p>　　羅馬工程學(xué)教父維特魯維奧描述了羅馬在水力中采用的幾項(xiàng)技術(shù)。</p><p>　　將齒輪和水輪等希臘技術(shù)結(jié)合在一起，羅馬人研制出十分先進(jìn)的鋸木機(jī)、粉磨機(jī)和渦輪。羅馬的另一項(xiàng)發(fā)明——低水位水輪在流水(而非

10、下落的水)的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，使得它能制造出浮動(dòng)水輪，用來碾磨谷物。公元537年羅馬圍城時(shí)，這種東西派上了用場(chǎng)，當(dāng)時(shí)防守的將軍貝利薩留解決了哥特式圍城斷絕糧食供應(yīng)的難題，他在臺(tái)伯河上建了幾個(gè)浮動(dòng)磨粉機(jī)，確保平民有面包可吃。然而奇怪的是，考古學(xué)證據(jù)表明，盡管羅馬人擁有建設(shè)各種水動(dòng)力裝置所必須的機(jī)械專門技術(shù)，但是他們很少這么做，他們更喜歡采用廉價(jià)和隨處可用的苦役。盡管如此，他們?cè)诎拓惣訝?Barbegal，位于現(xiàn)在的法國)建設(shè)的水磨坊，是工業(yè)革命

11、前古代最大的一個(gè)工業(yè)中心，它用16個(gè)水輪為周圍社區(qū)磨面粉。</p><p><b>　　圖4/10</b></p><p><b>　　4. 渡槽</b></p><p>　　古羅馬人在修建渡槽方面很專業(yè)</p><p>　　與道路一樣，渡槽是羅馬最著名的另一個(gè)工程學(xué)奇跡。這種結(jié)構(gòu)非常非常長。很多大

12、城市的排水渠面臨的一大難點(diǎn)是，一旦城市發(fā)展到一定規(guī)模，你就很難從它附近的任何地方獲得干凈的水。盡管羅馬坐落在臺(tái)伯河上，但是這條河被羅馬的另一個(gè)工程學(xué)成就——他們的下水道系統(tǒng)污染了。為了解決這個(gè)問題，羅馬工程師建設(shè)了渡槽，這是一個(gè)由地下輸水管道、地上水路和優(yōu)美的橋梁構(gòu)成的一個(gè)輸水網(wǎng)，所有這一切只有一個(gè)目的——把水從周圍地區(qū)輸送到城市里。曾經(jīng)在羅馬，渡槽引來的水會(huì)先儲(chǔ)存在水塔里，然后分配給羅馬人非常喜歡的噴泉和公共浴室。與羅馬的道路一樣，羅

13、馬的渡槽系統(tǒng)非常長，也特別復(fù)雜。盡管在大約公元前300年修建的第一條渡槽的長度只有11英里(17.70公里)，但是到了公元第三世紀(jì)，羅馬已有11條渡槽，全長超過250英里(402.34公里)。</p><p><b>　　圖5/10</b></p><p><b>　　5.加熱地面</b></p><p>　　一些羅馬的火

14、坑供暖裝置目前仍（多半）完好無損。這些是2008年在英格蘭切斯特城的地下發(fā)現(xiàn)的</p><p>　　合理有效地控制任何一座建筑物的溫度，都是人類需要面對(duì)的最棘手的一項(xiàng)工程學(xué)任務(wù)，但是聰明的古羅馬人十分巧妙地解決了這個(gè)難題——或者至少可以說，差一點(diǎn)就解決了。他們采用的一個(gè)主意，我們現(xiàn)在以輻射熱地板的形式仍在使用，羅馬式火炕供暖裝置是由一系列粘土空心柱組成，這些被置于活地板下的空心柱之間間隔幾英尺，以便爐子產(chǎn)生的熱空

15、氣和蒸汽從這些空隙間穿過，被輸送到另一個(gè)房間。</p><p>　　與其他方法不同，火炕供暖裝置這種不太高級(jí)的供暖方法幾乎解決了古代供暖一直面臨的兩大難題——煙和火。當(dāng)時(shí)供暖只能使用火，但它時(shí)不時(shí)會(huì)燒著房子，引發(fā)火災(zāi)，而室內(nèi)火焰產(chǎn)生的煙在封閉空間里對(duì)人會(huì)有致命危險(xiǎn)。然而，由于火炕供暖裝置里的地面是凸起的，爐子產(chǎn)生的熱空氣事實(shí)上永遠(yuǎn)也不會(huì)與房間接觸到。熱空氣并不會(huì)進(jìn)入房間，而是通過空心磚輸入到墻壁內(nèi)。當(dāng)它通過建筑物

16、時(shí)，粘土瓷磚就會(huì)吸收熱量，房?jī)?nèi)變得溫暖舒適，但不會(huì)霧氣騰騰。</p><p><b>　　圖6/10</b></p><p><b>　　6.下水道系統(tǒng)</b></p><p>　　羅馬帝國的下水道系統(tǒng)是羅馬工程學(xué)中最古怪的一個(gè)，最初建設(shè)它們的目的，并不是用作下水道，它們是如此龐大和復(fù)雜，它們沒有太多發(fā)明性，羅馬下水道系統(tǒng)

17、的出現(xiàn)有幾分巧合在里面。馬克西姆下水道(可以直譯為最龐大的下水道)最初只是一條隧道，建設(shè)目的是用來排干當(dāng)?shù)匾恍┱訚傻乃?。它的挖掘工作大約從公元前600年開始，前后歷經(jīng)了700多年，越來越多的排水溝加入進(jìn)來。只要認(rèn)為有必要，羅馬人就會(huì)挖掘更多溝渠，因此很難說出馬克西姆下水道是從什么時(shí)候開始從一條排水溝變成一條下水道的。雖然最初它很簡(jiǎn)單，但是這條下水道就像一棵雜草，它的根在這個(gè)城市下面越扎越深，逐漸發(fā)展壯大。</p><

18、p>　　然而不幸的是，由于馬克西姆下水道直接把污水排入臺(tái)伯河，這條河已經(jīng)充滿各種人類垃圾。這絕對(duì)不是一個(gè)理想的解決方案，但是通過導(dǎo)水管，羅馬人并不需要飲用臺(tái)伯河的水，或者用它洗滌衣物。羅馬人甚至有一位女神看守著他們的下水道系統(tǒng)，這就是下水道女神克羅阿西娜。也許羅馬下水道系統(tǒng)最重要和最卓絕的創(chuàng)新之處，就是(最終)它被覆蓋上，從而減少疾病肆虐和難聞的氣味，讓城市看起來更整潔漂亮。任何一個(gè)文明社會(huì)都能挖一條溝渠通往盥洗室，但是監(jiān)管和維護(hù)

19、一條下水道系統(tǒng)，需要一些非常復(fù)雜的工程技術(shù)，因此老普林尼甚至公開宣稱馬克西姆下水道作為人類成就的一座紀(jì)念碑，比金字塔更驚人。</p><p><b>　　圖7/10</b></p><p><b>　　7.道路</b></p><p>　　他們不像曾經(jīng)那樣修建道路。古羅馬道路像亞壁古道一樣與日月齊光</p>

20、<p>　　提及羅馬工程學(xué)，就不能不說一說它的道路，這些道路的構(gòu)造合理，堅(jiān)實(shí)耐用，很多至今仍在使用。與現(xiàn)在的瀝青公路相比，古羅馬道路就像一塊價(jià)格低廉的瑞士表。它們結(jié)實(shí)耐用、走時(shí)精準(zhǔn)，而且與日月齊光。最好的羅馬道路分幾個(gè)步驟建設(shè)。</p><p>　　第一步，工人在設(shè)計(jì)好路線將要經(jīng)過的地方挖一條深大約3英尺(0.9米)的溝。第二步，把又寬又重的大石塊鋪在溝底，然后上面蓋一層泥土或者砂礫，方便排水。最后，上

21、面鋪一層石板，路中間部分較高，以便水流向兩邊。一般而言，羅馬道路大約有3英尺(0.9米)厚，特別經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。</p><p>　　在典型的羅馬風(fēng)格中，帝國工程師最初堅(jiān)持在道路中使用直線，他們不是設(shè)法繞開障礙物，而是徑直穿越。如果前面有一片森林，他們就會(huì)砍掉它。如果那兒有一座山，他們就會(huì)開條地道穿過它。如果那兒有一片沼澤，他們就會(huì)設(shè)法排干它。當(dāng)然這么做的缺點(diǎn)是，建設(shè)這種類型的道路需要大量人力，但是古羅馬總是不

22、缺少勞力(經(jīng)常是數(shù)千名奴隸)。到了公元200年，羅馬帝國縱橫交錯(cuò)已有超過5.3萬英里(85295公里)長的主干道。</p><p><b>　　圖8/10</b></p><p><b>　　8.混凝土</b></p><p>　　我們認(rèn)為混凝土是理所當(dāng)然的（尤其是當(dāng)它位于我們腳下時(shí)），但是正如羅馬人所了解的那樣，它是一種

23、不同尋常的建筑材料</p><p>　　隨著建筑材料不斷革新，一種比常規(guī)巖石更輕、更加結(jié)實(shí)的液體巖石可以說是無與倫比的。現(xiàn)在混凝土在我們的日常生活中占有很大比重，因此我們很容易忘記它是如何不斷創(chuàng)新的。羅馬混凝土是用碎石、石灰、沙子和火山灰制成的一種特殊混合物。這種混合物不僅可以澆筑到你能制出的任何形狀的木頭模具中，而且它比它的任何一種組成成分更結(jié)實(shí)。盡管羅馬建筑師最初是用混凝土為祭壇打造結(jié)實(shí)的地基，但是從公元前2

24、世紀(jì)開始，他們嘗試著利用混凝土產(chǎn)生更多獨(dú)立形式。羅馬人最著名的混凝土建筑——萬神殿經(jīng)歷了兩千多年的風(fēng)風(fēng)雨雨后，仍作為世界上最大的無筋混凝土結(jié)構(gòu)屹立不倒。正如我們前面所提到的，這是對(duì)古伊特拉斯坎和希臘的矩形建筑風(fēng)格進(jìn)行的一次重大改進(jìn)，古伊特拉斯坎和希臘的矩形建筑風(fēng)格以厚重的墻體和圓柱結(jié)構(gòu)為主。</p><p>　　混凝土作為建筑材料更好的一面是，它不僅價(jià)格低廉而且防火。除此以外，它還能用于水下建設(shè)，而且它的回彈性能

25、好，即使是在不斷蹂躪這座意大利火山巖半島的地震中也能幸存下來。</p><p><b>　　圖9/10</b></p><p><b>　　9. 攻城武器</b></p><p>　　古羅馬人打造了這種圍城武器的第一個(gè)版本——投石器</p><p>　　與很多技術(shù)一樣，羅馬的攻城武器大部分都是希臘人

26、研制出來的，后來又由羅馬人進(jìn)行完善。弩炮基本上就是巨大的石弓，能在圍攻期間發(fā)射大石頭，它主要是根據(jù)繳獲的希臘武器進(jìn)行的逆向工程設(shè)計(jì)。這種武器借助用動(dòng)物肌肉擰成的繩發(fā)力，弩炮的工作原理與巨型捕鼠器上的彈簧類似，肌肉被旋緊時(shí)，它會(huì)彈跳回來，用來把石彈發(fā)射到457米外。由于它非常輕便、精準(zhǔn)，因此這種武器還可以安裝標(biāo)槍或巨大的箭，用來射殺敵軍成員。圍攻期間還能用弩炮射擊較小的建筑物。</p><p>　　羅馬人還發(fā)明了他

27、們自己的攻城工具，這種名叫投石器(onagers，是根據(jù)一種野驢和它的強(qiáng)大彈踢能力命名的)的東西能夠發(fā)射更大的石塊。雖然這種武器也采用有彈性的動(dòng)物肌腱，但是投石器是威力更強(qiáng)的迷你彈弓，用來發(fā)射裝滿圓石頭或者易燃土球的桶。雖然它們沒有弩炮那么精準(zhǔn)，但是它們威力更強(qiáng)，因此是攻城破墻、發(fā)射明火的理想之選。</p><p><b>　　圖10/10</b></p><p>&

28、lt;b>　　10.羅馬式穹頂</b></p><p>　　萬神殿是反映羅馬人是如何征服建筑物的內(nèi)部空間的一個(gè)令人難以置信的實(shí)例</p><p>　　在現(xiàn)代社會(huì)，我們都認(rèn)為擁有寬敞的內(nèi)部空間是理所當(dāng)然的事情，但我們真的不應(yīng)該小瞧這個(gè)內(nèi)部空間。我們的巨大的圓頂拱門、龐大的中庭、空心鋼和玻璃摩天樓，即使是一座簡(jiǎn)單的中學(xué)體育館，所有這些建筑結(jié)構(gòu)在古代社會(huì)都是難以想象的。在羅馬人

29、完美的圓頂建筑出現(xiàn)之前，即使是最出色的建筑師，也不得不設(shè)法處理沉重的石頭屋頂?shù)膯栴}，這迫使他們?cè)诮ㄔO(shè)神殿和公共建筑物時(shí)，只得采用圓柱和承重墻。在羅馬式建筑出現(xiàn)以前，即使是最偉大的建筑成就，例如帕臺(tái)農(nóng)神廟和金字塔，均是外表輝煌壯觀，內(nèi)部漆黑一片，空間狹小局促。</p><p>　　與之相比，羅馬式穹頂更加寬敞、開放，這是歷史上第一次打造出真正的內(nèi)部空間感。根據(jù)拱門原則，他們通過旋轉(zhuǎn)形成三維立體空間，創(chuàng)造出一個(gè)具有相