据美联社报道，为了建设更美好的未来，一些研究人员在久远的过去寻找着答案（In the quest to build better for the future, some are looking for answers in the long-ago past）。
世界各地的古代建筑者创造的建筑在几千年后的今天仍然屹立不倒——从浇筑厚厚的混凝土海堤的罗马工程师，到为他们的神制作石膏雕塑的玛雅石匠，再到筑起外敌的长城的中国建筑者。
然而，许多更近代的建筑已经快要“寿终正寝”了：构成我们现代世界大部分建筑的混凝土的寿命约为50至100年（The concrete that makes up much of our modern world has a lifespan of around 50 to 100 years）。
越来越多的科学家一直在研究远古时代的材料——通过切下大块的建筑，仔细研究历史文献，混合类似配方——希望揭示它们是如何保存了几千年的（hoping to uncover how they’ve held up for millennia）。
这一逆向工程发现了一系列令人惊讶的成分，这些成分被混合在旧建筑中，包括：树皮、火山灰、大米、啤酒甚至尿液等材料（such as tree bark, volcanic ash, rice, beer and even urine）。
这些意想不到的加入物（add-ins）可能是造就了一些古代建筑中令人印象深刻的特征的关键，比如随着时间的推移变得更强，以及在裂缝产生时“修复（heal）”裂缝的能力。
弄清楚如何复制这些特征可能会对今天产生真正的影响（Figuring out how to copy those features could have real impacts today）：虽然我们的现代混凝土具有支撑大型摩天大楼和重型基础设施的强度，但它们的耐久性无法与这些古老材料相比。
随着气候变化的威胁日益加剧，越来越多的人呼吁提高建筑的可持续性。联合国最近的一份报告估计，建筑环境占全球二氧化碳排放量的三分之一以上，仅水泥生产就占这些排放量的7%以上（and cement production alone makes up more than 7% of those emissions）。
西班牙格拉纳达大学的文化遗产研究员卡洛斯·罗德里格斯-纳瓦罗说：“如果你利用玛雅人或中国古代的传统配方来提高材料的性能，你就能以更加可持续的方式生产用于现代建筑的材料。”
古罗马的混凝土比今天的好吗？
许多研究人员从罗马人身上寻找灵感。从公元前200年左右开始，罗马帝国的建筑师们开始建造令人印象深刻的混凝土结构，这些结构经受住了时间的考验——从万神殿高耸的圆顶到至今仍在输水的坚固的渡槽。
加拿大维多利亚大学(University of Victoria)的考古学家约翰·奥里森(John Oleson)说，即使是在长期受到海水冲刷的港口，你也会发现那里的混凝土“基本上还是2000年前浇筑时的样子”。
大多数现代混凝土开始于波特兰水泥（Portland cement，即硅酸盐水泥）、一种将石灰石和粘土加热到超高温度并研磨而成的粉末。这种水泥与水混合，形成一种化学反应性的浆料。然后，加入大块的碎石和砾石等材料，水泥浆料将它们粘合成混凝土块。
根据维特鲁威(Vitruvius)等古代建筑师的记录，罗马的建造过程与此类似。古代的建造者将燃烧后的石灰石和火山砂等材料与水和砾石混合，产生化学反应，将所有物质结合在一起（creating chemical reactions to bind everything together）。
现在，科学家们认为他们已经找到了一些罗马混凝土能够支撑建筑数千年的关键原因：这种古老的材料具有一种不同寻常的自我修复能力（an unusual power to repair itself）。具体原因尚不清楚，但科学家们已经开始找到线索。
在今年早些时候发表的一项研究中，麻省理工学院的土木和环境工程师阿德米尔·马西奇（Admir Masic）提出，这种能量来自于镶嵌（studded）在罗马建筑材料中的石灰块，而不是与其他材料均匀混合在一起。研究人员过去认为，这些镶嵌的石灰块表明罗马人不能很好地混合材料。
相反，在分析了来自罗马外的古城Privernum的混凝土样本后，科学家们发现这些块状物可以促进材料的“自我修复（self-healing）”能力。马西奇解释说，当裂缝形成时，水会渗入混凝土。这些水激活了剩余的石灰块，引发新的化学反应，进而填补受损的部分。
犹他大学的地质学家玛丽·杰克逊(Marie Jackson)则有着不同的看法。她的研究发现，关键可能在于罗马人使用的特定火山物质（the key could be in the specific volcanic materials used by the Romans）。
建造者们会收集火山爆发后留下的火山岩，将其混合到混凝土中。杰克逊说，这种自然反应性材料随着时间的推移而变化，在这一过程中，它与元素相互作用，使它能够密封出现的裂缝。
杰克逊说，随着时间的推移不断适应的能力“确实是材料中的天才（the genius of the material）”。“这种混凝土设计得非常好，它可以自我支撑（it sustains itself）。”
用树汁制作像贝壳一样坚固的雕塑
在洪都拉斯的玛雅遗址科潘（Copan），即使在炎热潮湿的环境中暴露了1000多年，一些工艺复杂的石灰雕塑和寺庙仍然完好无损。
根据今年早些时候发表的一项研究，这些结构长寿的秘密可能在于其中涌现的树木（the secret to these structures’ longevity might lie in the trees that sprout among them）。
参与这项研究的罗德里格斯-纳瓦罗（Rodriguez-Navarro）解释说，这里的研究人员与这些建筑的创造者有着长期的联系：他们与洪都拉斯当地的泥瓦匠会面，这些泥瓦匠的血统一直追溯到玛雅人。
泥瓦匠建议在石灰混合物中使用当地楚克姆和乔特树（chukum and jiote trees）的提取物。当研究人员测试了这个配方——收集树皮，把大块的树皮放入水中，然后把得到的“汁液”加入材料中——他们发现，制作出来的石膏特别耐用，能抵抗物理和化学损伤。
当科学家们放大观察时，他们看到一些来自树木汁液的有机物质融入了石膏的分子结构中。罗德里格斯-纳瓦罗说，通过这种方式，玛雅石膏能够形成类似贝壳和海胆刺等坚固的自然结构，并与它们具有相似的韧性。
研究发现，古代的建筑结构中混合了各种各样的天然材：水果提取物、牛奶、奶酪凝乳、啤酒，甚至粪便和尿液（fruit extracts, milk, cheese curd, beer, even dung and urine）。中国一些最著名的建筑——包括长城和紫禁城，其中所使用的灰浆中含有来自糯米的淀粉。
运气还是技能？
英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的材料科学家塞西莉亚·佩斯(Cecilia Pesce)说，这些古代建造者中的一些人可能只是运气好。
他们把任何东西都扔进他们的混合物里，只要它足够便宜又容易买到——而那些不成功的建筑早就坍塌了（and the ones that didn’t work out have long since collapsed）。
“他们会建造各种各样的东西，”佩斯说，“现在，我们只有幸存下来的建筑。所以这就像一个筛子，剩下的都是最好的（剩者为王）——或者至少是没有被烧掉或倒塌的。”
但是印度Vellore理工学院的土木工程师、教授Thirumalini Selvaraj说，一些材料似乎显示出更多的用途——比如在印度，建筑商将当地的材料混合在一起，以产生不同的性能。
根据Selvaraj的研究，在印度潮湿的地区，建筑商使用当地的草药来帮助建筑处理水分。沿着海岸，他们添加了粗糖（jaggery），一种未精制的糖，可以帮助防止盐的损害。在地震风险较高的地区，他们使用了稻壳制成的超轻“浮砖（floating bricks）”。
“他们了解这个地区，了解当地的土壤状况，了解气候，”Selvaraj说。“所以他们因地制宜地设计了一种材料。”
古罗马的混凝土可以建筑摩天大楼吗？
当然，今天的建造者不能照搬古代的配方。尽管罗马混凝土持续了很长时间，但它无法承受沉重的负荷，“你无法用罗马混凝土建造一座现代化摩天大楼，”奥里森说。“当你建到第三层时，它就会倒塌。”
相反，研究人员正试图将一些古代材料的特征融入现代混合材料中。马西奇也属于一家初创公司，该公司正试图使用罗马风格的“自我修复”混凝土建造新项目。
杰克逊正与美国陆军工兵部队合作，设计能够很好地承受海水的混凝土结构——就像罗马港口的混凝土结构——帮助保护海岸线免受海平面上升的影响。
马西奇说：“我们不需要像罗马人那样让建筑持续那么久，但是哪怕我们将混凝土的寿命延长50年或100年，从长远来看，我们未来需要做的拆除、维护和材料将会更少。"
