陈根：控制变量建筑法，20年一座金字塔共需多少人才能建成？_风闻

文/陈根

金字塔作为世界七大奇迹之一，至今还有许多尚待解开的谜题。埃及金字塔是古埃及法老和王后的陵墓，分布在尼罗河两岸，在埃及境内发现的 96 座金字塔中，最大的就是开罗郊区吉萨的胡夫金字塔，也被称为“吉萨大金字塔”。这座金字塔是第四王朝第二个国王胡夫的陵墓，迄今已有 4700 多年的历史。胡夫金字塔高约 138.8米，相当于 40 层的大厦那么高，塔底面积约 52900 平方米，相当于 8 个足球场。

胡夫金字塔由 230 万块石头组成，平均每块石头重约 2.5 吨，有的甚至重达几十吨。金字塔的建造工程包括采石、运输、砌筑等工序，需要大量的人力、财力和物力，建造金字塔所需要的人力也是科学界热衷探讨的问题。

据国外媒体报道，近日，科学家基于简单的物理学原理进行粗略计算，发现建造金字塔的人力并非之前估计的那么多**：**不超过7000人，持续建造20年。

胡夫法老死于公元前2530年左右，吉萨金字塔建造完成之后，希腊历史学家希罗多德描述称，**吉萨金字塔共动用了10万劳工，每年工作3个月，20年时间完成金字塔建造。**1974年，德裔英国物理学家库尔特·门德尔松估计称，参与建造吉萨金字塔的季节性工人有7万人，常年工作的泥瓦匠有1万人。

事实上，这些数据有些高估，而现在我们可以通过简单的物理计算更精确地分析金字塔建造需要多少人力。

金字塔势能是指物体提升至地面以上所需的能量，它是重力、质量和质心（质量中心）所产生加速度的乘积，而在金字塔中，质心是金字塔高度的四分之一。金字塔的具体重量很难确定，取决用于建造金字塔的图拉石灰岩和砂浆的确切密度，我们假设金字塔每立方米实体建筑重量平均为2.6吨，所需能量大约为2.4万亿焦耳。

在保持人体基本代谢率的情况下，每个体重70公斤的成年人每天大约需要7.5兆焦耳的能量，如果他们处于每天高强度劳动，身体所需能量将增多30%，其中大约20%的能量增量将转化为工作效能，即每天产生450千焦能量（可能存在不同的假设，但不会出现太大的差别）。将吉萨金字塔的总势能除以450千焦，意味着需要1天次530万人参与建造金字塔，如果一年的工作时间为300天，意味着每年需要将近1.8万人，如果建造金字塔需要20年，那么每年只需要900人即可。

完全使用人力资源可以使庞大的金字塔逐渐建造起来，因为大多数金字塔工工程是底部基础建设，法老执政期间可安排数千名劳工在几十年内建造，因此这并不是一项耗用国家资源的大工程。

同时，需要一些劳工负责操作起吊装置将石块运至高处，以及负责将石块光滑处理。为了实现20年时间切割260万立方米的石块，该项目需要1500名采石工，每年工作300天，人均每天制造0.25立方米的建筑石块。

建造金字塔总人数可能达到3300人左右，此外还包括：设计师、组织者、监督员、运输员、工具维修员、建筑和现场住房维护者、烹饪和洗衣所需的劳动力等，但参与金字塔工程的总人数仍不会超过7000人。

当然，考古不是一个单纯的科学问题，在科学探究的背后还有更多的历史背景和文化追因，而这一切都还有待我们的发现和追索。