黑科技/APP/遊戲，「狂丸科學」可能是你見過最好玩的 今日頭條號

在科學史中出鏡很多的比薩斜塔最近爆出新聞，在改「斜」歸正的路上又前進了4釐米。也就一根火柴的長度吧，值得上新聞？然而狂丸深入研究之後發現，這「4釐米」，背後的故事還真不簡單。

一開始就往北歪

讓我們從比薩斜塔的建造開始講起。比薩鐘塔從1173年開始建造，然而開工建到第三層的時候，人們發現由於地基不均勻和土質鬆軟，鐘樓已經開始往北歪了。

說歪就歪，難道建造的時候對地基土壤的勘測不是基本要求嗎？事實上，那個時候人們還真沒有這種意識。尤其是圓柱形的筒子建築，這種形制更容易遇到地基失穩的問題。

而當時的比薩人民對於歪掉的建築早已是見怪不怪了，因為比薩城裡還有其他幾座傾斜的塔樓：聖米歇爾德斯卡爾齊教堂的鐘樓和聖尼古拉教堂的鐘樓。

如此之多的爛尾樓，得歸咎於比薩城那糟糕的地理位置。比薩在希臘詞中意為「沼澤地」，顧名思義，它的土地十分鬆軟，土層結構也比較複雜。

一條河流貫穿城市

比如比薩斜塔的下面就有好幾層不同材質的土層，由各種軟質粉土的沉澱物和非常軟的粘土相間構成，而且在深約一米的地方就是地下水層。建立在這樣複雜的環境上，比薩斜塔沒立刻倒下來，已經很不錯了......

努力站直，卻往南歪

所以，鐘樓歪了怎麼辦？建造者們也是見招拆招。之前在建造第三層的時候，人們嘗試通過對下沉側的拱門和柱子進行增高來補償傾斜。後來在1231年鐘樓繼續建造的時候，他們刻意將上層建築往反方向傾斜。

結果一不小心用力過猛，在建造到第七層的時候，塔身已經不再是直線，而是變成了凹形——香蕉的樣子大家瞭解一下。

而在這個過程中，比薩塔的傾斜方向也由向北變成了向南。不愧是神奇的意大利人，愣是把塔掉了個頭。

這些變化讓工程足足延期了近一個世紀，直到1360年斜塔才開始重新建造。最終，斜塔在1372年完工了，但無論如何努力，在往後的幾個世紀裡，傾斜的情況依然在惡化。順便說一句，為了避免「刺激」到比薩斜塔，懸掛在鍾室內的七口鐘愣是從沒有被撞響過，一直被當做擺設......

3次人禍，危險繼續

時間快進到1838年，一位好奇心過重的建築師Alessandro della Gherardesca為了研究地基的形態，把比薩塔的周邊挖開了。這一行為直接讓整個塔的傾斜加劇了20釐米，人們不得不採取緊急維護措施——真是好奇差點害死「塔」。

不過比薩塔的災難還沒有結束，接下來跑過來禍害它的人是意大利獨裁者墨索里尼。1934年，他認為這座「歪塔」丟了意大利的臉，於是決定把它給拉直。他讓工程師們在地基周圍打了361個洞，然後往洞裡面注入了90立方米的水泥。結果，塔身傾斜更嚴重了。

放棄成為「建築師」的墨索里尼

到了1990年，隨著塔身變得越來越危險，意大利政府不得不關閉了比薩斜塔。負責維護工作的委員會主席Salvatore Settis宣稱「如果我們沒有介入，那麼該塔將在2030年至2040年之間倒塌」。

為了減緩比薩斜塔的倒塌趨勢，他們採取了一系列措施；第一步是用鋼筋環繞在比薩斜塔一、二層的周圍，用來穩定磚石結構，這可以消除一些裂縫並減少彎曲坍塌的可能性。

束腰

第二步，在塔底部鋪設一道混凝土環，然後在北面堆積了600噸重的特製鉛塊。目的是通過向北面施加重量，改變整個塔身向南傾斜的趨勢。這一招十分管用，塔身的傾斜停止了，甚至往回倒了約0.828度。

壓腿

但愛美的比薩人民不幹了——這一堆鉛塊實在不太美觀了。原本關閉比薩斜塔就讓當地的旅遊收入減少了45%，這樣一來，豈不是讓當地旅遊業崩潰？

維護委員會只好反覆向公眾保證這只是臨時措施。隨後他們找來10根錨杆，這些錨杆將會扎入塔身北側的地下40多米處用來取代鉛塊產生的重量。

但比薩斜塔下方的地下水位過高是一個很麻煩的問題，聰明的委員會想到了一個辦法——提前用液氮把整個地基凍結起來，但是，悲劇卻再度發生。

因為一個簡單的常識被委員會給忽略了：水凍結後體積會膨脹。所以地下水解凍後，地基下產生縫隙，塔身於是迅速下沉並傾斜。

1995年9月7日晚，塔樓向南傾斜的程度超過了前一年的總和，工程操作也被緊急停止了。

這個失敗的舉措讓比薩從官方到民間都異常憤怒，委員會成員出門的時候遭受了西紅柿的熱情招呼，而其中一位美國工程師在1996年因心臟病去世——據推測是壓力過大導致的。

救星出現，塔身回北

到了1998年，讓事情迎來轉機的是一位英國工程師John Burland。他提出的解決方案是土壤開採——通過把斜塔北部的土壤掏掉一部分，讓塔身自動回正。

力挽狂瀾的英國教授John Burland

這個思路實際上是由維多利亞時代的工程師James Trubshaw，於1832年在修正Nantwich傾斜的教堂塔樓時開創的。該方案得到了委員會的一致認可，它的好處在於不用觸及斜塔本身，意味著不用再往傷痕累累的比薩斜塔上添更多傷口。

這項工程於1999年開始並於2001年結束，為了避免重蹈覆轍，挖掘工作進行的十分謹慎，工程人員在寬度僅為18英尺的地方開了十幾個鑽孔，每天嚴格控制挖取的速度和土壤體積。

現場還有技術人員在對120個傳感器的數據進行監控。到工程結束後，共有77噸的土壤被從北側移除，斜塔也被扶正了近40釐米，整體恢復到了1838年的水平。

對此，委員會信心十足地宣稱：比薩斜塔在未來300年內都是安全的。即便再次發生傾斜，工程師也可以採取同樣的方式進行挽救。

但是，這項工程並沒有真正解決斜塔的倒下的趨勢。不過，Burland通過數據分析找到了斜塔向南傾斜的真正原因：在塔基下方有一個波動的水位線，每年雨季的時候，北側的水位都會升高，從而使得塔身向南傾斜。

Burland的解決辦法是，在比薩塔所在的奇蹟廣場北側引入一個新的排水系統。讓地基下的土地與雨水隔離開來，以減少季節性的變動。

這一歷時10年的工程共花費了3000萬歐元，並最終挽救了這座有800年曆史的名勝古蹟。後來的修復工程也基本是複製了這次的成功經驗，包括之前提到的4釐米成果。

所以說，雖然小小的幾釐米看起來並不起眼，卻凝聚了工程師和學者們多年的努力和智慧。如果以後有機會親自到比薩去看看這座塔，大家可以好好感受這座數百年的工程奇蹟。畢竟，「爛尾200年，扶正600年」的歷史，全球大概就獨此一家了。

https://www.youtube.com/watch?v=trZgC8icFVU

https://www.telegraph.co.uk/culture/art/architecture/7907298/Solving-the-800-year-mystery-of-Pisas-Leaning-Tower.html

https://www.pbs.org/wgbh/nova/pisa/interventions2.html

https://leaningtowerpisa.com/facts/how/how-pisa-leaning-tower-was-stabilized

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