比薩斜塔為什麼不倒？

圖片來源：Creative Commons

為什麼比薩斜塔看著似乎要倒了要倒了，卻仍然在600多年的歷史、無數次的大地震中屹立不倒？最近，一個工程師團隊終於解開了這個謎題。

這次研究由羅馬大學發起，通過分析現有的結構與地震資料記錄，並對建築材料的物理、機械、化學性質，以及塔下的岩石與土壤進行調查，分析總結了比薩斜塔至今不倒的成因，其規模超越了以往的任何一項相關研究。

其研究結果將於下個月在第16屆歐洲地震工程會議上公布，但根據結果顯示，比薩斜塔能夠抵禦強烈地震振動的能力來自一種被稱為「土-結構動力相互作用」（簡稱DSSI）的現象。

本質上講，由於塔的高度（55米/183英尺）、塔下柔軟的土壤、以及其由大理石剛性構成的結構三者之間非常偶然的相互作用，當地震發生時，比薩斜塔具有能夠防止其產生共振現象的振動特性。

「諷刺的是，幫助比薩斜塔在地震中倖存下來的土壤也是導致其不斷傾斜、以至於塔身瀕臨崩潰的罪魁禍首。」來自布里斯托爾土木工程系的教授George Mylonakis說道。

這座鐘樓位於米拉科利大教堂廣場，始建於1173年。據說當比薩斜塔剛建到第三層時，塔身就開始傾斜了。而由沙子、泥和黏土組成的鬆軟土壤很快就被認定為是傾斜的原因。當塔身開始傾斜時，建築師試圖通過調整第三層北面的柱子和拱門的規模來彌補誤差。但在完成第四層之前，比薩斜塔就因為一系列宗教戰爭爆發而停止了相關工程。

當1272年一切塵埃落定時，人們試圖繼續完成鐘塔的建造。但由於上個世紀的土壤運動，塔身已經向南方傾斜，因此新工程師們還試圖進行補救。但在完成第七層之後，建造又停止了，因為1278年再次爆發了政治運動。終於在1370年，比薩斜塔落成，此時已經形成了其獨特的傾斜外觀。

經過20世紀末至今的一系列工作之後，比薩斜塔的塔頂與基座中心之間的偏移距離已從原先的5米多減小至如今的3.9米（12英尺10英寸）。

米拉科利大教堂廣場的比薩斜塔的古典雕刻插圖（1886-1891）。

圖片：Morphart Creation/Shutterstock

蝌蚪五線譜編譯自iflscience，譯者 狗格格，轉載須授權

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