羅馬人十個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。在理論科學和文學方面，他們總是生活在鄰居希臘的陰影下，他們的詩歌永遠無法達到與希臘人相同的高度，他們的斯多葛哲學和伊壁鳩魯學說也是模仿他人的結果，曾使用過羅馬數(shù)字的任何一個人都很清楚這個體系到底有多么費解，即便是最簡單的算術也不例外。</p><p>

2、;　　如果你想請教某人幾何學，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、組織和工程學壯舉使他們在古代民族中脫穎而出。盡管他們的數(shù)學知識發(fā)展并不完善，但是他們通過建模型和試驗，建造出非常堅固耐用的建筑物，從而抵消了他們在計算壓力和重力方面存在的不足。其結果是他們取得了從土耳其的利米拉

3、橋到英國的哈德良長城的一系列建筑學成就。由于有這么多杰出的實例，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)，而是為了正在行進的羅馬軍團能夠迅速進入鄉(xiāng)下地區(qū)，打擊發(fā)生動亂的地方，并迅速撤出。羅馬設計的浮橋，大部分是在戰(zhàn)時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，更何況要在一個有軍事背景的地方修建橋梁，時刻都要有人防守，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。他們還在上游設置了一些保護性樁結構，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。這座浮橋的建設總共僅用了10天，全部用料都是就地取材。建橋一事向當?shù)夭柯鋫鬟f了這樣一個關于羅馬實力的信息：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>　　幾乎與我們已經列出的所有工程學壯舉一樣，羅馬人并不

7、是拱形結構的發(fā)明者，但是他們確實使它變得更加完美。早在羅馬人掌握這項技術的大約2000年前，拱形結構就已經出現(xiàn)了。羅馬工程師意識到，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拱形結構跨越整個隘口，結果證明這一想法非常高明。他們嘗試著把它分成幾個更小的片段，并把拱形轉變成一個完美的半圓形，他們發(fā)現(xiàn)這些半圓形結構并不必像每個片段那么長。平圓拱由此誕生。</p><p>　　這種新型拱形建筑具備兩個截然不同

8、的優(yōu)勢。第一，由于這些拱形結構是連續(xù)出現(xiàn)，共同跨越一個隘口，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，因此平圓拱橋更經得起從它們下方流過的水流的考驗。從平圓拱橋下方經過的流水可以自由穿越橋洞，而不是被迫從一個開口處流過，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>　　羅馬工程學教父維特魯維奧描述了羅馬在水力中采用的幾項技術。</p><p>　　將齒輪和水輪等希臘技術結合在一起，羅馬人研制出十分先進的鋸木機、粉磨機和渦輪。羅馬的另一項發(fā)明——低水位水輪在流水(而非

10、下落的水)的推動下旋轉，使得它能制造出浮動水輪，用來碾磨谷物。公元537年羅馬圍城時，這種東西派上了用場，當時防守的將軍貝利薩留解決了哥特式圍城斷絕糧食供應的難題，他在臺伯河上建了幾個浮動磨粉機，確保平民有面包可吃。然而奇怪的是，考古學證據(jù)表明，盡管羅馬人擁有建設各種水動力裝置所必須的機械專門技術，但是他們很少這么做，他們更喜歡采用廉價和隨處可用的苦役。盡管如此，他們在巴貝加爾(Barbegal，位于現(xiàn)在的法國)建設的水磨坊，是工業(yè)革命

11、前古代最大的一個工業(yè)中心，它用16個水輪為周圍社區(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工程學奇跡。這種結構非常非常長。很多大

12、城市的排水渠面臨的一大難點是，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。盡管羅馬坐落在臺伯河上，但是這條河被羅馬的另一個工程學成就——他們的下水道系統(tǒng)污染了。為了解決這個問題，羅馬工程師建設了渡槽，這是一個由地下輸水管道、地上水路和優(yōu)美的橋梁構成的一個輸水網(wǎng)，所有這一切只有一個目的——把水從周圍地區(qū)輸送到城市里。曾經在羅馬，渡槽引來的水會先儲存在水塔里，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，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，都是人類需要面對的最棘手的一項工程學任務，但是聰明的古羅馬人十分巧妙地解決了這個難題——或者至少可以說，差一點就解決了。他們采用的一個主意，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，以便爐子產生的熱空

15、氣和蒸汽從這些空隙間穿過，被輸送到另一個房間。</p><p>　　與其他方法不同，火炕供暖裝置這種不太高級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。當時供暖只能使用火，但它時不時會燒著房子，引發(fā)火災，而室內火焰產生的煙在封閉空間里對人會有致命危險。然而，由于火炕供暖裝置里的地面是凸起的，爐子產生的熱空氣事實上永遠也不會與房間接觸到。熱空氣并不會進入房間，而是通過空心磚輸入到墻壁內。當它通過建筑物

16、時，粘土瓷磚就會吸收熱量，房內變得溫暖舒適，但不會霧氣騰騰。</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)是羅馬工程學中最古怪的一個，最初建設它們的目的，并不是用作下水道，它們是如此龐大和復雜，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，建設目的是用來排干當?shù)匾恍┱訚傻乃?。它的挖掘工作大約從公元前600年開始，前后歷經了700多年，越來越多的排水溝加入進來。只要認為有必要，羅馬人就會挖掘更多溝渠，因此很難說出馬克西姆下水道是從什么時候開始從一條排水溝變成一條下水道的。雖然最初它很簡單，但是這條下水道就像一棵雜草，它的根在這個城市下面越扎越深，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伯河，這條河已經充滿各種人類垃圾。這絕對不是一個理想的解決方案，但是通過導水管，羅馬人并不需要飲用臺伯河的水，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。任何一個文明社會都能挖一條溝渠通往盥洗室，但是監(jiān)管和維護

19、一條下水道系統(tǒng)，需要一些非常復雜的工程技術，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，就不能不說一說它的道路，這些道路的構造合理，堅實耐用，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格低廉的瑞士表。它們結實耐用、走時精準，而且與日月齊光。最好的羅馬道路分幾個步驟建設。</p><p>　　第一步，工人在設計好路線將要經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，特別經得起時間的考驗。</p><p>　　在典型的羅馬風格中，帝國工程師最初堅持在道路中使用直線，他們不是設法繞開障礙物，而是徑直穿越。如果前面有一片森林，他們就會砍掉它。如果那兒有一座山，他們就會開條地道穿過它。如果那兒有一片沼澤，他們就會設法排干它。當然這么做的缺點是，建設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(經常是數(shù)千名奴隸)。到了公元200年，羅馬帝國縱橫交錯已有超過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>　　我們認為混凝土是理所當然的（尤其是當它位于我們腳下時），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、更加結實的液體巖石可以說是無與倫比的?，F(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實。盡管羅馬建筑師最初是用混凝土為祭壇打造結實的地基，但是從公元前2

24、世紀開始，他們嘗試著利用混凝土產生更多獨立形式。羅馬人最著名的混凝土建筑——萬神殿經歷了兩千多年的風風雨雨后，仍作為世界上最大的無筋混凝土結構屹立不倒。正如我們前面所提到的，這是對古伊特拉斯坎和希臘的矩形建筑風格進行的一次重大改進，古伊特拉斯坎和希臘的矩形建筑風格以厚重的墻體和圓柱結構為主。</p><p>　　混凝土作為建筑材料更好的一面是，它不僅價格低廉而且防火。除此以外，它還能用于水下建設，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版本——投石器</p><p>　　與很多技術一樣，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)繳獲的希臘武器進行的逆向工程設計。這種武器借助用動物肌肉擰成的繩發(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，它會彈跳回來，用來把石彈發(fā)射到457米外。由于它非常輕便、精準，因此這種武器還可以安裝標槍或巨大的箭，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物肌腱，但是投石器是威力更強的迷你彈弓，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，但是它們威力更強，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部空間的一個令人難以置信的實例</p><p>　　在現(xiàn)代社會，我們都認為擁有寬敞的內部空間是理所當然的事情，但我們真的不應該小瞧這個內部空間。我們的巨大的圓頂拱門、龐大的中庭、空心鋼和玻璃摩天樓，即使是一座簡單的中學體育館，所有這些建筑結構在古代社會都是難以想象的。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，也不得不設法處理沉重的石頭屋頂?shù)膯栴}，這迫使他們在建設神殿和公共建筑物時，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，例如帕臺農神廟和金字塔，均是外表輝煌壯觀，內部漆黑一片，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部空間感。根據(jù)拱門原則，他們通過旋轉形成三維立體空間，創(chuàng)造出一個具有相