1976 年 2 月一个不起眼的早晨，一场 7.5 级地震袭击了中美洲国家危地马拉。这场地震源于北美和加勒比构造板块的交汇点——莫塔瓜断层，造成约 2.3 万人死亡，更多人受伤。建筑物的损毁也十分严重，成千上万座色彩鲜艳的土坯房在几秒钟内化为瓦砾。
具有讽刺意味的是，在 1976 年地震中，危地马拉少数几座没有被夷为平地的古迹之一就是玛雅古城蒂卡尔。尽管地震震倒了许多树木，但这座城市的石灰岩建筑——包括其标志性的金字塔——却几乎毫发无损。对当地人来说，这既令人欣慰，又令人费解。
几百年前，技术有限的玛雅人是如何建造出如此坚固耐用的建筑，其强度堪比现代工程的？研究开始表明，答案在于他们建造建筑时的三个古老技巧，涉及选址、结构和材料。
蒂卡尔那些精密的建筑和结构，直到被发掘出来之前，都埋藏在厚厚的泥土和植被之下。（图片来源：Leonid Andronov/Shutterstock）
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玛雅建筑有何独特之处？
蒂卡尔位于危地马拉北部丛林深处，距伯利兹边境约 30 英里，最初是在公元前 300 年至公元前 900 年之间被占领的。不过，该市最大的建筑却是在几个世纪后，即公元 600 年至 900 年之间建造的，那时玛雅人正处于权力的巅峰。这座城市的名字意为“在水源地”，据说拥有超过 4000 座建筑，绝大多数至今仍未被发掘。
这些建筑围绕着广场和庭院布置，形状和大小各异，从大型到巨型不等。虽然普通玛雅人的小型木屋早已随风而逝，但他们为国王建造的多层宫殿，周围环绕着塔楼和庭院，至今仍然屹立。
玛雅金字塔用于做什么？
金字塔也同样屹立不倒，其基本设计与埃及金字塔相似，但细节上有所不同。它们建造的坡度略陡，外墙的装饰与内部房间一样丰富。玛雅金字塔主要用于宗教目的，以及埋葬逝去的统治者。蒂卡尔甚至还有几个球场，用于玩一种名为 tlachtli 或 pok-ta-pok 的传统玛雅球类游戏，游戏中玩家只能使用肘部、膝部和臀部。
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研究人员表示，蒂卡尔的遗址之所以能保存至今，要归功于玛雅人对周围环境的了解以及他们先进的建筑知识。（图片来源：Leonid Andronov/Shutterstock）
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为什么玛雅建筑如此经久耐用？
考虑到这些，是什么让玛雅人的建筑如此坚固呢？
1. 坚固的地段
玛雅建筑的耐久性可能有多种解释，第一种与选址有关。玛雅人对地形非常熟悉，他们将最大的聚居地建在大多数情况下都能免受自然灾害的地方，周围的沼泽地为蒂卡尔抵挡了 1976 年地震最严重的余震。
然而，虽然沼泽地能提供地震防护，但也容易发生洪涝。玛雅人通过精心的城市规划解决了这个问题，将建筑建在地势较高的地方，以便在雨季保持干燥。
2. 稳固的结构
玛雅建筑耐久性的第二个解释与玛雅人的工程知识有关。金字塔是已知最稳定、抗震性最强的结构之一，堪比罗马穹顶。根据 2020 年的一项分析，这是因为每一层都比其上一层更大更重，从而防止了结构倒塌或内陷。
3. 韧性的配方
如果说选址和工程是方程式的前两部分，那么材料就是第三部分。玛雅人受限于当时可用的自然资源，他们用石灰石建造房屋，并通过一种称为石灰焙烧技术的工艺进行加固。
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玛雅建筑技术
通过将石灰石加热到 1650 华氏度以上，玛雅建筑师制造出了生石灰——一种遇二氧化碳就会硬化的坚固化合物。
2018 年发表的一篇论文指出，玛雅人早在公元前 1100 年就发现了焙烧技术。到了蒂卡尔的辉煌时期，该市的建筑已经坚固到足以抵御该地区热带气候长达千年的侵蚀。
除了焙烧技术，玛雅人还在石灰砂浆中混合了来自环境的成分。西班牙格拉纳达大学的一队矿物学家在研究蒂卡尔以南科潘玛雅遗址的建筑，并咨询了当地原住民后发现，玛雅建筑师在他们的生石灰中加入了两种本地树木的树汁——chukum 和 jiote。
重塑玛雅灰浆
矿物学家假设这些生物添加剂具有实际用途而非仪式用途，并制作了自己的玛雅灰浆复制品，以便在显微镜下对其结构完整性进行研究。
根据该团队 2023 年的分析，这一假设得到了证实。一旦加入，树汁就会“被吸附并封闭在灰浆水泥基质构成的方解石晶体的介观结构中。”他们得出结论，“这些有机物深刻地影响”了该物质的结构特性，“使灰浆更能抵抗物理和化学风化。”
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其他值得注意的古代建筑用途
值得注意的是，玛雅人并非唯一一个用直接环境中的物质来丰富其砂浆和灰泥的文明。多年来，研究人员在古代建筑中发现了各种各样的材料痕迹，包括牛奶、奶酪、啤酒，甚至尿液。中国长城和故宫的砂浆是用淀粉和糯米制成的，而罗马建筑师维特鲁威在他的著作《建筑十书》中，则建议使用食用油来使石灰防水。
试错式工程
古代建筑是一个实验领域，并非所有这些不寻常的成分都同样有用。
有时，材料是随意添加的，只是为了看看会发生什么。有时，建筑师会凭经验和理解有目的地工作。印度似乎就是这种情况，那里的内陆居民使用草药来帮助他们的砂浆抵抗潮湿，而沿海居民则会定期添加未精炼的糖来保护建筑物免受海盐的腐蚀。玛雅人使用 chukum 和 jiote 树汁似乎也是出于同样的目的。
为什么古代建筑很重要？
最终，研究古代建筑的化学成分有助于改进其现代对应物。尽管玛雅人、印度人和罗马人的材料永远无法应用于摩天大楼的建造——维多利亚大学的考古学家约翰·奥莱森曾在一次采访中表示，“用罗马混凝土建造的公寓，当盖到第三层时就会倒塌”——但他们如今非传统的技艺可以启发工程师取得重要突破。
建筑越坚固，使用寿命就越长。而在建筑领域，传承（长久存在）永远是目标。
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