书城科普破解科学的谜团(走进科学丛书)
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第42章 比萨斜塔之谜

在意大利西北部的比萨古城,有一座誉满天下的奇景——比萨斜塔,著名的物理学家伽利略还在此塔做过实验。

比萨斜塔始建于公元1173年,历经200年,分3次才于1370年全部竣工。塔身分8层,全部用大理石砌成,总重量约14553吨,高54.5米。

比萨斜塔建成后,塔顶中心点已经偏离了垂直中心线2.1米,而且随着时间的推移,其倾斜度还在不断加大,到1986年,塔顶中心点偏离垂直中心线已近5米。那么比萨斜塔为何会倾斜呢?对此许多学者进行过研究,但提出的假设和推测却有很大分歧。

有些学者认为:建筑此塔时,意大利建筑师运用建筑上预应力结构的原理,已预先考虑到当时地形和风向等自然环境的特点,有意使塔的重心向南倾斜,而建成了一座斜塔,以此显示自己杰出的建筑才华。几百年过去了,虽然该塔不断倾斜,却一直未倒塌,并且塔壁上连一个裂缝也没有,足以说明建筑师的功力。

然而,另一种观点与上述说法正好相反。认为造成塔倾斜的原因是由于建筑师在建塔选择基地时对当时的地质情况不熟悉,建造在由粘土和砂土组成的冲积层的松软地基上,在塔的重荷下,造成塔身的不均衡下沉,出现了倾斜现象。

还有些学者认为,在斜塔下面可能有好几条地下水脉,比萨市民长期在这里吸取生活用水,这就加速了地基的脆弱性。塔身倾斜度之所以继续不断地增加,就是因为地下水位下降、压力不断减弱的缘故。

以上诸种原因,谁是谁非还无有定论。

从1918年起,科学工作者开始对比萨斜塔进行观测。在塔的一层放置了许多检测仪表,每天,塔的摇晃、侧移运动及塔内属地震学上的振动,都被记录下来。观测结果发现它40年里平均每年倾斜1.1毫米;从1959~1969年的10年间平均每年倾斜了1.26毫米;而1979年6月~1980年6月的1年里就倾斜了1.4毫米。

然而,到了1982年,该塔只倾斜了1毫米,倾斜速度已明显减慢,往后的倾斜度仅0.027毫米,几乎停止了倾斜运动。为什么会出现这种现象?是已倾斜到了头?还是地层起了变化?以后还会不会再大幅度地倾斜?这一系列问题,目前尚难作出准确的结论。

在比萨斜塔究竟能屹立多久这个问题上,科学家们也有各不相同的推测。

比萨大学教授根据他的测定,认为如果按每年倾斜1.4毫米的倾斜率推算,大约到2003年或2004年,这座斜塔就会倒塌。

有些学者预测,如果以每年加大1.25毫米的速度继续倾斜,很可能再过三四十年,此塔就会倒塌。

但有些学者却不同意上述预测。他们认为,此塔倒塌的时间不会来得这么快,据他们估计,如果以平均每年倾斜1毫米的倾斜率推算,那尚需再经过2000年的时间才能倒塌。

还有些学者认为,该塔永远不会倒塌,今后不会再继续向南倾斜了。例如西德一位工程师认为,从现在情况来分析,该塔不是倾向倒塌,而是倾向于来回晃动。

至于他们的看法正确与否,目前难以断定,有待今后长期验证。总之,比萨斜塔的寿命究竟还有多久?迄今仍是无法揭晓的一个谜。