关于采石、将石头运上胡夫金字塔需要多少人的详细计算是根据赫里伯特-伊利格Heribert Illig博士和弗朗茨-洛纳Franz Löhner的计算得出的[1]。
整个过程包括采石场 - 船运 - 陆运 - 在建筑工地检查和安装石块 - 登上金字塔侧面 - 运送大型花岗岩石块 - 铺设石块并抛光
希罗多德在 2000 年后写道 他们说,"为了建造这座金字塔和山上的地下墓室,花费了十年的时间","为了建造金字塔本身,花费了二十年的时间","他们每次工作十万人,每人连续工作三个月"[6]。现代埃及学家估计,当时的劳动力约为 20 000 到 25 000 人 [2]。
但是,真的需要如此庞大的工人队伍吗?
Heribert Illig博士和Franz Löhner计算出建造胡夫金字塔所需的工人总数为6700人。其中大多数是高技能的工匠和工匠,而不是非技术工人甚至奴隶。
这是一个粗略的估计,但它是基于相对准确的近似值。这些计算是基于20年内完成金字塔所需的最低工人人数。
(编译者按:个人觉得两位学者推算的工人总数偏少,考虑到当年的工程计算能力、人员组织能力等等,起码得把两位计算出的数值乘以五!)
日常参与工作的人数可能因季节性波动而有所不同,也因为建筑项目进程、不同时间段的特点不断发生变化。当建造合适的金字塔需要更少的工人时,建造寺庙、卫星金字塔和堤道需要更多的工人。我们认为,如果一开始金字塔的四面都用来安装轨道和卷绳站,不用增加太多工人的数量,在10到15年内建造胡夫金字塔也是可能的!
洛纳的卷绳器
木制绳卷插图
绳卷 "一词仅指旋转的绳卷。Löhner 的绳辊非常小,宽约 20 厘米,高约 25 厘米,长约 40 厘米,最好用黎巴嫩的雪松木板制成,这是一种具有特殊弹性的木材。活动横梁(绳卷)是圆形的,直径约 14 厘米,长 20 厘米。
实际上现在发现了大约 10 厘米长的横梁文物,但这足以用绳子将其缠住并使其偏转。活动横梁可能也是用雪松木制成的。横梁在木制支架侧壁的孔内转动的两端略呈锥形,上面覆盖着青铜片。这些铜套轴承润滑良好,因此横梁很容易在孔内转动。
以下计算各个工序所需工人数:
一、采石阶段
1、将大型花岗岩块运上金字塔
吉萨的采石场(用于金字塔主体的石灰石)
.在吉萨的采石场,每天有 500 块石块(平均 431 块,四舍五入为 500 块)以正方形的形式从墙壁上开采出来。
.按照通常的方法,用木梁将石头从基岩上撬起,一个 8 人小组每小时可以撬起 2 到 3 块石头。每天开采 500 块石头需要 25 个小组。
.80 人必须确保石块落在松软的地面上,而不是坚硬的岩石上。在石头可能落下的地方铺上沙子或泥土等软材料。这样,石头就不会裂开,边角也不会被削掉。
.6人将石头固定在雪橇上(包括监工和运水工 = 8 人)。
.撬动石块并将其固定在滑撬上的时间为 4 小时,一个小组每天可搬运 32 块石块。500 块石头需要 16 个小组(四舍五入)
.下一步将石头运到金字塔建筑工地:吉萨采石场就在胡夫金字塔边上百米处,这里的运输工人效率最高。
200碎石工/采石工和石匠(=25组,每组8人)+80确保石块落在软床上的工人+130装载石块=合计410 人
2、图拉的采石场(外壳用白色石灰石)
.外壳石材主要用于建筑的最初几年,因此我们以 10 年而不是 20 年计算。外壳的白色石材是按事先设计样式制作的。人工碎石将石块切割成精确的尺寸和 52°的合适倾角。
.外层石头的角度是在图拉这里切割的,而不是在金字塔上。如果有任何裂缝,石头就会被立即丢弃(图拉采石场有很多废弃石材遗物)。角石必须符合更加严格的标准。这种精确的工作进度较慢,因此我们计算出一个小组需要 75 分钟才能切下一块石头。
每个小组的日产量约为 6.5 块石头。
如果我们规定这项工作应在 10 年内完成,那么每天应开采 69 块图拉石(假设每年 290 个工作日)。
我们计算出 11 个小组(88 人),加上帮工、监工等约 120 人。
40 人必须确保石头落在松软的地面上,而不是坚硬的岩石上。将石头装上雪橇时必须小心搬运。木制杠杆用稻草包裹,货物也被特别固定好。
一支 8 人的队伍每小时大概只能搬运 3 块石头,也就是每天搬运 25 块石头。以每天 69 块石头计算,我们需要 3 个小组,每组 8 人(=24 人,四舍五入为 30 人)。
石头必须运到尼罗河。装载石头的雪橇被装上船,运往吉萨。由 15 人[3]组成的运输队将石头运到尼罗河。
120石工/采石工和石匠(11组,每组8人,包括监工、帮工和运水工)
40确保石块落在松软地面上的人员30装载石料(3 组,每组 8 人,四舍五入)190搬运工(12 组,每组 15 人,外加 10 名帮手)
总计:380人
3、阿斯旺的采石场(金字塔法老议事厅和大画廊的花岗岩)
在阿斯旺的露天采石场,花岗岩的加工方法如下:通过插入几个楔子从基岩上撬出石头。首先必须钻一系列的孔。我们建议,就像在欧洲的古代采石场一样,使用的不是真正的钻头,而是锻造的凿子。对于坚硬的花岗岩,只有使用陨铁工具才能做到这一点。岩石必须沿着解理面切割,解理面是某些岩石最容易分裂的结构。
一名男子坐在石头上,手里拿着凿子,与凿孔的表面垂直,三名男子轮流用大锤敲击凿子。每次敲击后,凿子旋转八分之一,直到孔深10到15厘米。沿着劈理钻了一排这样的孔。现在,在每个孔中插入一对金属垫片,并在其间插入一个楔块进行润滑。一排中的每个楔形物都被敲击,直到楔形物之间形成一条薄裂缝,岩石可以被撬开。
未完工的石头
对于花岗岩,我们需要两个小组,两班倒,一个人拿着凿子,9个人(3乘3个人)敲打。每半个小时轮班一次,就会让人松一口气,因为这种工作非常累人。一块普通的花岗岩可以在一天内以这种方式切割。即使计算出切割一块花岗岩需要20倍的时间(每20天切割一块),也仍然可以在10年内切割出所需的块。
一个由20人组成的团队正在将数吨重花岗岩块装载到滑橇上,25人将其拖到1.5公里外的港口(我们计算120分钟,将一块石头拖到那里然后往回走)。一个团队每天可以拖运4块石头(用绳子卷)。这些石头仍然被绑在滑橇上,沿着尼罗河运往吉萨。
如果必须运输那几块作为基石的40吨重大块,则要求采石场的所有工人提供帮助,还得需要额外人手。好在这些重型石头只在基座使用并不多,陆地运输距离只有1.5公里,应该只在建造金字塔的前几年会用到。
80凿石工/采石工(4组,每组20人)+30石匠29铁匠和帮工10师傅、抄写员、挑水工、帮工等+20装石工+25搬运工+1监工=计200
180额外的大型运输队,偶尔运输 40 吨的石料=总计380人
下一步:运输到尼罗河上的吉萨
目前,三大采石场的 1170 名工人正在开采所需的所有石料,将它们从基岩中打碎,制成方形石块。每个采石场在农忙季节之外,都可以配备足够的人手备用或者轮班工作。
出土的文物:用凿子和雕刻槌加工石材。萨卡拉的安克马霍墓(公元前 2200 年 整个楣板)
二、用船和驳船运输石块
将石块沿尼罗河运往吉萨金字塔
建造概况
1、图拉船队每天需要将 69 块石头从图拉采石场运往吉萨。
一艘船大约能运送 10 块石头,因此至少需要 7 艘船。
一次运输需要一整天的时间(沿尼罗河航行几公里,然后过河,接下来的 6-7 公里驳船在尼罗河河道上拖行,再花一些时间卸货和返回)。我们计算每艘驳船需要 15 人。下一步: 从港口运到金字塔建筑工地。
105摆渡人(7组,每组15人)+15帮工+140拖驳工人(7 组 20 人)+20监督=总计280人
2、阿斯旺船队一艘大型驳船可装载约 4 块小花岗岩,船员约 20 人。
沿尼罗河和尼罗河航道顺流而下至少需要 20 天,直到抵达吉萨港。回程至少也需要同样多的时间。我们计算每次装载需要 2 个月的时间。
-500 块花岗岩石块--其中一些较大的石块需要一艘船--我们需要大约 350 次运输。我们计算出平均每艘船运 10 块石头,需要 10 艘船才能在 8 年内完成任务。我们不知道这些船只是在尼罗河航道上航行还是被沿河拖运,因此我们增加了 6 组 30 人的拖船队伍。
-维修方面我们增加 50 名木匠,协调方面增加 20 人。下一步 从港口运到金字塔建筑工地。
200船工(10 艘船 20 人)+180拖曳驳船到达金字塔附近的人手(6 组,每组 30 人)+50木匠+20协调等=总计450
3、一般材料的运输
我们认为,要运输木材、绳索、食物等所有其他材料,我们需要的船工数量大约是运输图拉石材船队的两倍。
560船工=560人
共有 1290 名船工负责将尼罗河上所需的所有石块和其他材料运送到吉萨港。
三、陆路运输至建筑工地--使用滑撬运输石块
1、从吉萨采石场到建筑工地的运输
--每天要将 500 块石头从吉萨的三个采石场运到金字塔的建筑工地,需要 3 条运输路线(滑橇的轨道),每隔 75 米(= 300 米的距离)用绳索滚动一次。由于坡度较小,我们需要 12 个运输队,每队 30 人[3]。两班倒的情况下,我们可以将人数增加一倍,这样一队人可以牵引,另一队人则步行返回起点。
--一条轨道每 2 分钟可以运送一块石头,所有轨道的运输能力加在一起就是每 40 秒运送一块石头(要求每分钟运送一块石头[4])。
--在施工初期,也就是大部分石料需要运输的时候,可能有 3 条以上的运输路线投入使用。在卷绳器的帮助下,石头可以从金字塔的四面被拖上来。如果不需要额外的努力和资源,使用更大的运力似乎是合乎逻辑的。
--滑橇每天都要使用,必须进行固定和检修。为此,必须雇用木匠。
720从采石场到建筑工地的运输工人(24组,每组30人)+80其他帮工(木工、油工、运水工)=800总计
2、从港口到建筑工地的运输
—从图拉采石场运来的 69 块石料每天都要从港口运到建筑工地(= 10 年间运输所需的所有砌块)。
—石块运到时已经绑在滑橇上,在专门的装卸区直接卸到轨道上。我们需要每隔 75 米(= 525 米路线,也许更长)就有一个带绳卷的运输轨道,因此我们需要 7 个运输队,每队 22 人。
—如果有更多的船只靠岸或需要搬运特别大的木块,我们还需要增加一个小组。
176来自港口的搬运工人(=8 组,每组 22 人)+44其他帮工=220总计
总共有 1020 名工人将建造金字塔所需的所有石块从吉萨采石场和港口运到建筑工地。
下一步:按尺寸切割石块
四、检查和安装建筑工地上的石块,并将其运到金字塔脚下金字塔建筑工地--建设项目的中心
1、建筑场地
—这是整个建筑工地的中心。所有的工作,所有的任务都是在这里计划和协调的。每一块石头的路线都必须事先安排好,它的形状和大小以及它在金字塔上的预定位置都必须事先决定。
—在建筑工地上,石头被按正确的顺序放置,看看它们是否适合放在一起。这被写在砖块上,然后它们被运送到建筑工地,并沿着金字塔的侧面,仍然被绑在同一个雪橇上。
—每一块石头都经过一位熟练的设计建造师的检验,大多数石头都通过了,没有任何必要的改动。但有时会交付尺寸或形状错误的石头,或者必须更换有缺陷的石头。在吉萨的工地作坊里,这些石头被切割成所需的大小和形状(这些作坊的遗址不断被发现)。
—对于一块标准尺寸的石头(吉萨采石场的石块),石匠使用工具需要大约4到5个小时的时间才能处理好。套管石(来自图拉采石场)大约需要8-10个小时,角石可能需要10-12个小时。为了每天处理500块石头,大约需要300名石匠和同样多的助手。
一个重要的角色是那些必须制造和维护金属工具的工匠。我们计算出100个工匠和两倍的助手。
300石匠+300车间帮工(运水工、搬运废料工、工具供应商)+100铁匠+200辅助工人和帮工(风箱旁的工人、提供所需材料的工人、运水工等)+120监督、管理、规划等=1020总计
2、从建筑工地到金字塔脚的运输
为了将石块从建筑工地运到金字塔脚下(约 200 米),最好安装可移动的轨道,并与通往金字塔侧面的五条轨道(最少)相连接。
—首先,我们需要 8 个小组,每组 18 人,将石块从建筑工地搬运到短轨道上。这些队伍人数众多,因为必须通过撬动每块石块来完成这项工作。
—然后,我们计算出 5 个小组,每组 15 人[3],在平地上把石块运过这些轨道。如果金字塔侧面有多于 5 条轨道,则可以增加队伍数量。
—既然这样可以大大减少整个建造过程所需的时间,那么使用更多的轨道也就顺理成章了。
我们在本文上的计算是基于在 20 年内完成金字塔所需的最少工人数量。
75平地运输滑车(=5 组,每组 15 人)+150从建筑工地到金字塔轨道起点的牵引车(=8 组,每组 18 人)+75其他帮手=300人总计
共有 1320 名工人在加工石块,将它们拼接在一起,准备运往金字塔轨道。
五、将石块运上金字塔
--用洛纳绳卷将石块运上金字塔侧面--计算所需的力和摩擦动能系数
--金字塔侧面石块运抵时仍绑在滑橇上,然后被拖上侧面。这里至少安装了 5 条轨道,每 35 米有一对滚绳站。由于有了绳索滚动装置,一个普通的石块只需 55 人的队伍就能拖上侧面[3]。
金字塔侧面的绳索滑轮站、轨道和牵引人员(插图 R. Zuberbühler)
--由于每增加一层所需的石块量就会减少,随着时间的推移,这五条轨道先是减为三条,然后又减为一条,一直通到金字塔的最顶端。
--在最初的 35 米,我们计算出需要 550人操作五条轨道(每条轨道两个双人小组=110 人,一个小组搬运,一个小组步行返回)。然后,轨道缩减为 3 个单位。我们计算出 2 对或 6 个双人小组(= 660 人)。通往山顶的单轨有 4 个卷绳站,我们需要 4 个双人小组(= 440 人)。我们计算出最多需要 880 人,即使用 4 条轨道,每条轨道有 2 个站点。
--埃及人可能不仅在金字塔的南侧修建了轨道,还在西侧和东侧修建了轨道,因此可能需要更多的运输队(每条轨道每 30-37 米需要 1 个双人组=110 人)。
当然,安装更多的轨道也会大大缩短建造金字塔所需的时间。
5 条牵引轨道长达 37 米
3 条 37 米至 75 米的牵引轨道
1 条牵引轨道到达金字塔顶(146.59 米)
总计880人
六、将大型花岗岩石块从港口运至预定高度
运输重型花岗岩石块:为了运输重达 40-50 吨的花岗岩石块,修建了一条单独的轨道,因为运输更加困难。这条轨道从港口一直延伸到金字塔,一直延伸到金字塔的侧面(可能在东侧或北侧)。
这条轨道必须特别建造,以承受更大的重量和更多的绳卷。如果有一根非常大的花岗岩横梁运抵港口,建筑工地其他地方的工人就会被征召来帮忙。
但在金字塔的侧面,只有经验丰富的工人才能上岗,因为这里的工作要求更高。由于花岗岩石块是在阿苏安按尺寸制作的,因此只需在建筑工地稍作调整或改动即可。
将花岗岩石从港口运至建筑工地的额外运输工200人
七、铺设石块和打磨套管石块
金字塔高处的工地
金字塔的工作平台上,空间非常有限,因此每组人员都有自己的工作分配。
石块运到金字塔台地后,用活动履带拖到合适的位置,然后按照特定的顺序撬起并铺平。特别是外层石块必须按照精确的模式排列,并与相邻的石块整齐地拼接在一起。然后,在铺设下一层石块时,要对外层石块进行打磨和抛光(但不能倒角,因为倒角是在采石场完成的)。
一个由 20 名打磨工组成的团队每天可以打磨约 1.5 平方米的表面。
在整个施工期间,我们计算出平均有 4 条轨道通往上面,因此我们需要 4 个、7 个加工石头小组,每个小组 26 人。
728搬运工和铺石工(= 28 个铺石队,每队 26 人)+20抛光工+72建筑监理和帮工=820总计
总共有 820 名工人正在金字塔台地上按照特定顺序铺设石块,安装石块并打磨外壳块。
八、据粗略计算,建造胡夫金字塔的所需工人总数为 6700 人[1]
1170 名采石场工人
尼罗河上的 1290 名船长
1020 名陆运工人
建筑工地和金字塔脚下的 1320 名工人
金字塔侧面的 880 名工人
200 名工人运输花岗岩石块
820 名工人在金字塔高地上安放石块
总结
即使我们增加这些数字,它们也只是一个大型建筑工地的规模--一个古埃及人能够养活和支付的建筑工地!
这些计算表明,没有大多数埃及学家所说的大量工人(奴隶?)
这是一个非常大但易于管理的建筑工地,熟练工人在这里工作了十数年,后世形成了金字塔建造世袭家族。每个工人都有非常精确的任务,是大型计划工程--建造吉萨大金字塔--的一部分!
作为比较:一位著名的埃及学家计算([5] 达舒尔金字塔),每块 2.5 吨重的石块需要 30 人从采石场运到金字塔上。
我们的计算结果表明,如果不使用绳索卷筒,30 名运输人员不足以满足坡道的倾斜角度要求。我们的计算结果是,倾角为 5° 时有 37 辆运输推车,倾角为 10° 时有 136 辆运输推车。
但其他因素更为重要:
首先,您还必须考虑到,在坡道上只有一条运输路线,而不是五个轨道系统。
其次,滑撬和走在滑撬前面的运输队要比走在滑撬侧面的运输队占用更多的空间。第三,牵引车必须来回牵引更长的距离,每次拐弯时都必须使用杠杆,这确实要花费很多时间!
大多数埃及学家认为需要 2 万到 2.5 万名工人。
我们在本文上的计算是基于在 20 年内完成金字塔所需的最少工人数量。
[1] 本文上的数字首次发表于 1993 年 Heribert Illig 和 Franz Löhner 合著的《Der Bau der Cheops-Pyramide》一书中,并为本网站再次进行了计算。
[2] R. Stadelmann Die grossen Pyramiden von Giza
[3] 详细计算:
- 金字塔侧面(52°):我们得到一个由 55 人组成的搬运队(48 名搬运工、1 名监工、润滑工以及检查轨道和绳索、防止石块滑落轨道和操作滚绳的人员)。
- 坡度为 5°: 小型辅助坡道需要 24 名搬运工。加上 2 名后备人员和 4 名额外的工人,我们就有了一支 30 人的运输队。
- 在平地上:这里 12 名搬运工就足够了。包括一名监工和一些负责轨道和绳索的工人,我们需要一支 15 人的运输队。
[4] 详细计算:假设建造胡夫金字塔需要 20 年时间(2'500'000 块石头),那么每天需要搬运 342 块石头(一年工作 365 天)或 431 块石头(一年工作 290 天)。
假设每天工作 10 小时,每 2 分钟就有一块石头被运上金字塔;假设每天工作 8 小时,每分钟就有一块石头被运上金字塔。
[5] M. Lehner 《埃及金字塔全集》,第 22 页
[希罗多德是一位希腊历史学家,生活在大约 2000 年之后,他写到了契奥普斯(胡夫的希腊名字)和他的儿子们是如何建造吉萨金字塔的。他还影射了法老们的种种恶行。他写道,契奥普斯 "邪恶到了如此地步,以至于在缺钱的情况下,他让他的儿子们......"。
参考网站:http://www.cheops-pyramide.ch/pyramid-building.html