比萨的“反重力”

比萨斜塔的控制室并不怎么令人印象深刻——就控制室而言——只是一个建筑工地的拖车里，有少数技术人员和电脑。但如果塔楼决定不再倾斜而开始倒塌，这些技术人员将是第一批知道的人。每五分钟，电脑都会收到塔内120个传感器的数据，这些传感器监测着塔的倾斜度。塔楼有其无害的日常“情绪”。在上午晚些时候，它会像一朵巨大的反物质向日葵一样，向远离太阳的方向倾斜，随着其东南侧受热膨胀，它会向西北方向发生肉眼难以察觉的倾斜。到了晚上，塔楼会恢复到目前向南倾斜约5.3度的状态。

正是这种持续的倾斜令人担忧。它比听起来或明信片上看起来要大得多。当你走在比萨的街道上，塔楼第一次映入眼帘时，你会感到震惊——那是一种视觉上等同于长时间刺耳刹车的声音。你会有一瞬间等待着坍塌。当然，人们已经等待了几个世纪，所以你可能会安慰自己，坍塌不可能真的发生。毕竟，很难想象一座177英尺高、3200万磅重的大理石建筑在800年后，会瞬间倒塌。但有些人却毫不费力地想象着它。“这相当可怕，”伦敦帝国理工学院土壤力学专家约翰·伯兰德说，“塔楼真的就快要倒了。它非常非常接近那个临界点。”

不过，没有去年那么近了：最近，塔楼正朝着正确的方向稍微移动。伯兰德在他的伦敦办公室里，监督着一项精细的作业，即通过细小的钻管——地质工程学上的实验室移液管——从塔基北侧、上游一侧抽取土壤，使其向竖直方向沉降。土壤抽取速度每天只有几十铲；任何更快都会使塔楼越过临界点。塔楼的状况被认为如此岌岌可危，以至于它已经对游客关闭了十年：塔顶已经完全倾斜了15英尺。伯兰德和他在意大利政府任命的专家委员会的同事们希望在明年夏天前能让它恢复20英寸。

委员会共有13名成员，但伯兰德是这项关键行动的“负责人”。他每天都会收到来自比萨控制室的传真，告知他塔楼的状况；每天他都会发回指令，说明接下来在哪里清除泥土。他特别注意签署他的信息。“这绝对是必不可少的，”他说，“总得有人承担责任。除非你这样做，否则你就会迎来另一个‘黑色九月’。”伯兰德指的是1995年9月，当时委员会似乎一度有可能将塔楼推倒，而委员会的职责是拯救塔楼。

1902年，威尼斯圣马可广场的钟楼倒塌，意大利政府任命了第三个专家委员会，讨论如何处理比萨斜塔。1989年，米兰南部帕维亚的另一座中世纪钟楼倒塌，造成四人死亡，意大利政府任命了第16个（或第17个，取决于谁在计数）专家委员会，讨论如何处理比萨斜塔。伯兰德从未去过比萨，也几乎不知道他的生活即将改变，当时他在1990年初接到朋友米歇尔·贾米奥尔科夫斯基的电话，贾米奥尔科夫斯基是都灵理工学院的岩土工程师。伯兰德这样回忆那次谈话：

伯兰德：米歇尔！你好吗？

贾米奥尔科夫斯基：我今天早上之前都很好。然后我打开报纸，看到安德烈奥蒂总理成立了一个委员会来稳定比萨，我是主席。

伯兰德：哦，米歇尔，我很抱歉。真是个糟糕的工作！

贾米奥尔科夫斯基：别同情了。你的名字也在上面呢。

随后是一封电传——伯兰德说，那似乎是很久以前的事了；他和贾米奥尔科夫斯基现在都已白发苍苍——一份罗马会议的召集令。由此开始了伯兰德将大部分精力投入到比萨的十年。他以其在专业领域进行另一次精细挖掘而闻名，当时他在议会大厦旁建造了一个地下停车场，却没有推倒大本钟；他仍在为伦敦地铁公司 Jubilee 线扩建项目工作。但近年来，他投入了更多时间分析意大利塔的各种模型。去年春天的一个早上，在他的帝国理工学院办公室里，他演示了最简单的一个模型。他从书架上取下一个纸盒，拿出一些圆柱形塑料积木和一块两英寸厚的泡沫橡胶。“比萨的问题，”伯兰德说，将泡沫放在他的工作台上，并把积木堆叠在上面，“是它不是建在岩石上。它是建在软黏土上的。”

在比萨斜塔下，在整个比萨城下，1000英尺的沉积物覆盖着基岩。这些沉积物既来自流经该镇、向西约六英里汇入地中海的阿尔诺河，也来自大海本身，因为就在罗马时期，比萨周边地区仍然是一个沿海潟湖。塔楼坐落在30英尺相对密实的河流淤泥上，下方是100英尺厚的海洋黏土层。这种黏土被称为潘科内黏土，由扁平、杂乱、疏松的颗粒组成，因此特别易于压缩。塔楼以仅65英尺宽、10英尺深的地基承载，已经将其压缩。

最初的三层——高大的底层和前两个凉廊，即开放式画廊——建于1173年至1178年之间。接下来的四个凉廊建于1272年至1278年之间；钟楼于1370年完工。换句话说，其间有两次近一个世纪的施工中断——这很幸运，因为否则黏土早就因不断增加的荷载而失效了。“两次，石匠们都及时停工了，”伯兰德说，“因为他们停了下来，塔楼的重量将黏土中的大量水分挤出，黏土因此变得更坚固了。”

他们停工可能是因为担心倾斜；无论如何，可以肯定的是，塔楼从一开始就在倾斜。当新一代的石匠们在第四层，然后又在钟楼重新开工时，他们试图通过在塔楼中建造显著的向北弯曲来纠正倾斜，从而使其呈现香蕉状。伯兰德认为，他们试图将塔楼的中心线弯回到地基的中心，就像一个孩子面对一堆倾斜的积木时会做的那样。然而，任何在柔软地毯上堆叠积木的孩子都知道，迟早你会多加一块积木。在比萨，钟楼就是那多加的一块积木。

根据伯兰德的计算，塔楼已经下沉了10英尺，但钟楼的增加使其又下沉了几英寸，这很快导致其倾斜度大幅增加，达到约4度。塔楼向南倾斜是因为其中一层浅层淤泥恰好在该侧更易压缩——其中混杂了一些软黏土。伯兰德认为，今天，这层浅层已经成为塔楼问题的根源。通过分析之前委员会收集的数据，他发现，尽管塔楼的倾斜度持续增加，但整个塔楼在20世纪已经停止下沉，显然是因为潘科内黏土再次变得坚固。相反，塔楼正在旋转：随着单薄地基的南侧深入那层柔软的浅层，北侧正在向上移动，就像被风暴吹倒的树根一样，随时可能弹出。

每一次轻微的推力都让塔楼更接近那样的命运。根据伯兰德的说法，自钟楼加建以来，它一直处于“亚稳定”状态，就像桌子上的一个球。给它一个推力，它不会像真正稳定、处于碗底的球那样恢复原位。它只会沿着桌子边缘滚动——走向岩土工程师所说的“倾斜失稳”。

1838年，塔楼受到了一个巨大的冲击：一位名叫盖拉德斯卡（Gherardesca）的建筑师决定人们应该能够看到塔楼的底部——此前它已沉入泥土中——于是他在塔楼周围挖掘了一条走道。塔楼向南倾斜了半度。1934年，一位名叫吉罗梅蒂（Girometti）的工程师决定通过在塔楼地基上钻361个孔并注入80吨灌浆来稳定地基；塔楼又倾斜了31弧秒。（一度有3600弧秒。）伯兰德认为，最近，倾斜度的逐渐增加是由于每年雨季期间塔楼底部地下水位的上升造成的。出于某种原因，它对塔楼北侧的推力比南侧更大。“它始于九月，止于二月，”伯兰德说，“塔楼向一个方向倾斜，而且再也没有回来。它只是不可避免地朝着倒塌的方向移动，并且随着接近而加速。”

伯兰德和他的同事们开发了一个计算机模型，再现了比萨斜塔从12世纪以来的倾斜历史。唯一无法完全再现的是5.5度的倾斜角，这是土壤抽取前塔楼达到的角度。在任何超过5.44度的角度下，计算机模拟的塔楼都无法保持直立——这表明真实的塔楼已经处于多么危险的边缘。在他的办公室工作台上，伯兰德慢慢地给他的塑料塔楼添加积木。它在泡沫地基上受压时摇摇晃晃。当加到第七块积木时，它倒塌了。

当贾米奥尔科夫斯基委员会于1990年首次召开会议时，塔楼每年倾斜约六弧秒。然而，一个同样紧迫的危险是，它的砖石墙体可能会先失效，导致塔楼像帕维亚塔楼一样自身倒塌。墙体并非实心；它由内外两层大理石饰面包裹着碎石和石灰砂浆的填充物组成。建筑物重量产生的应力集中在这些一英尺厚的饰面上——而倾斜则特别危险地集中在一个点：南侧，第一层凉廊的底部。这也恰好是墙体厚度从13英尺突然缩小到9英尺的地方，以及内部螺旋楼梯使其空心化的地方，该楼梯在墙体内环绕塔楼，到达南侧的第一层凉廊。1990年，那里的外部饰面已经严重开裂。

塔楼面临着疝气威胁——贾米奥尔科夫斯基说，第一个解决方案“就像你肚子的腰带”。1992年，委员会下令在第一层凉廊和底层周围安装18根塑料包裹的钢筋，并拉紧以将其固定在一起。今年年初，工人们终于完成了委员会的其余墙体加固方案，其中包括向墙体注入灌浆以填充填充物中的气穴，以及在内外饰面之间插入不锈钢棒以将它们连接起来。

委员会还决定，他们必须采取一些简单的临时措施来稳定倾斜，以便给自己时间制定长期解决方案。如果地基的北侧正在上升，正如伯兰德所发现的，那么有一个显而易见的选择：增加一个配重来阻止它。1993年，600吨铅锭堆放在塔楼的北四分之一处，位于浇铸在地基周围的混凝土环上。“塔楼倾斜的历史上，第一次停止了倾斜，”现场工程师保罗·海尼格说。到1994年夏天，塔楼已向北移动了约50弧秒，大约三分之二英寸。

配重确实起作用了，但它也非常难看。六年过去了，塔楼的底层北侧仍被那堆15英尺高的铅和混凝土遮挡着。委员会，其中包括艺术修复专家和工程师，在创造了这种丑陋之后不久就开始为此担忧。为了移除这堆东西，他们差点让塔楼倒塌。

到1995年，伯兰德已经完成了大部分研究，以制定永久性解决方案：土壤抽取。这不是一个新想法，早在1962年就由一位名叫费尔南多·特拉奇纳的工程师提出。在帝国理工学院，伯兰德的学生海伦·埃德蒙兹在沙床上建造了一个简单的塔楼比例模型，并用注射器从模型下方抽取沙子。她发现，只要她将针尖保持在某条线的北侧，塔楼就不会有意外倾覆的危险。

但大规模的现场试验仍需进行，然后是塔楼本身的试验，这一切都耗时良久。委员会经历了资金困难、部门地盘争夺以及授权的周期性失效；意大利议会从未批准最初成立委员会的法令。一些成员开始担心委员会会解散，而铅污染将作为他们留给比萨的唯一遗产。

一个新的临时解决方案浮出水面：为什么不将铅块替换为埋在地下180英尺、潘科内黏土下方更坚固沙土中的10个锚呢？这些锚将通过与另一个钢筋混凝土环连接的缆绳悬挂，该混凝土环紧贴着盖拉德斯卡下沉人行道下方的地基。要安装它，就需要挖开人行道和浅层地下水位下方。委员会知道挖开人行道在1838年曾导致塔楼倾斜，但他们认为分段挖掘自己的壕沟是安全的。为了避免地下水溢出淹没壕沟并可能再次导致塔楼倾斜，他们决定先通过注入液氮来冻结地面。该程序在塔楼北侧奏效。1995年9月，在雨季开始时，当塔楼最不稳定时，南侧开始冻结。

“这项操作，”海尼格说，“产生了意想不到的效果。塔楼表现出向南移动的趋势，而且这种趋势发展得相当突然。”向南是塔楼不该去的方向。

“这真的很惊心动魄，”伯兰德说，他匆忙从巴黎的一个会议赶回比萨。“他们一停止冷冻，塔楼就开始以每天四到五弧秒的速度向南移动，这相当于一年的正常速度。我们足足看了塔楼三天三夜。”伯兰德怀疑，通过冷冻南侧人行道下方的地下水，他和他的同事们压缩了下方的土壤——水冻结时会膨胀——为塔楼在冷冻停止后沉降创造了一个空隙。不过，最终，另外300吨仓促加上的铅块阻止了向南的移动，塔楼仅移动了七弧秒。

委员会现在面临着强烈的批评。比萨大学的建筑史学家皮耶罗·皮耶罗蒂（Piero Pierotti）告诉英国主要报纸《卫报》，伯兰德对塔楼造成了“无法估量的损害”。他还补充说：“我只希望为了英国的好公民着想，他不要对你们的大本钟做他对比萨斜塔所做的事情。”哥伦比亚大学艺术史教授詹姆斯·贝克（James Beck）将比萨委员会比作《基石警探》（Keystone Kops）——也比作墨索里尼，因为委员会据称对外部批评漠视，表现出专制。

与此同时，贾米奥尔科夫斯基发现他有大量的内部异议需要处理。政府在1996年大部分时间解散了委员会，当委员会最终重组并吸纳了许多新成员时，如何最好地推进工作引发了激烈的辩论。“让一大群大学教授团结起来是一项相当困难的任务，尤其是当这些大学教授必须做出重要决定时，”贾米奥尔科夫斯基说，“我相信在这次经历之后，我将去纽约开设心理分析诊所。”

目前，争论似乎已经结束；委员会现在正在做的工作正在奏效。1998年，他们又为塔楼增添了一项难看的预防措施，目的是在土壤抽取过程中出现严重问题时能够将其接住。两根钢缆环绕第二层凉廊，连接到部分隐藏在邻近建筑物后面的巨大锚上。最终的欠挖方案于二月开始。“目前没有更多的争议了，”皮耶罗蒂说。“人们已经接受了这个解决方案。”现在，41根钻管围绕着塔楼的北象限排布。

它们沿着距离塔楼约40英尺的弧线，以30度角进入土壤；它们的尖端位于地基北缘下方约12英尺处。每根八英寸直径的管道内都有一根螺旋钻，这种螺旋状钻头将土壤夹在其叶片之间并将其输送到地表。然后塔楼沉降到由此产生的约一码长的空腔中。伯兰德通过决定每天每根管道抽取多少土壤来引导塔楼，并努力使其保持均匀的向北移动。截至五月下旬，海尼格的团队已移除了超过10吨土壤。塔楼已向北旋转了513弧秒，团队已完成了三分之一的目标。没有出现不祥的倾斜。

现在，工人们每天都将塔楼的倾斜时钟倒拨数月，甚至多达一年。到明年夏天，委员会希望能将塔楼恢复到5度，这是它在19世纪初最后一次达到的角度。这应该能为塔楼争取大约两个世纪的稳定。游客们可能不会注意到倾斜度下降了半度。比萨市长希望明年6月17日，也就是该城市守护神圣拉涅利的节日，重新开放塔楼。

但他们还没到那一步，那些拯救塔楼的人。贾米奥尔科夫斯基期待着关闭工地，解散他那争执不休的委员会，享受生活——但当你提到事情进展得多么顺利时，他却带着迷信的意味退缩了。海尼格指出，对塔楼最大的威胁总是来自那些试图给它友好推力的人。“我希望这次不会发生，”他说。伯兰德坐在驾驶座上，也许最有理由带一只兔子脚。这些天无论他走到哪里，控制室的传真都跟着他——每天两份，告诉他塔楼对最近轻柔的下方抽吸作出了怎样的反应。每天晚上，伯兰德都会发回第二天的指示，并签上名。

“这有点累人，”他最近说，一边阅读当天第一份传真，一边乘电梯上到帝国理工学院的办公室。“这就像通过传真骑自行车一样。它是一个如此危险的结构，很多人都在它上面栽了跟头。但昨天非常好。我们获得了迄今为止最大的向北移动：一天之内移动了四弧秒。”