比萨斜塔是意大利著名的景点之一,这座塔之所以出名,还与一个人有关,他就是伽利略。
1590年,意大利物理学家伽利略在比萨斜塔上扔下两个重量不同的铁球,出乎人们意料的是,两个重量不同的铁球却同时落地。
这个实验有力的反驳了西方一直坚持的观点,亚里士多德认为物体下落速度与重量成正比,而伽利略的实验表明,与重量没有任何关系。
这个实验是伽利略学生记录的,真实性有待考证,不过可以肯定的是,当时这个比萨斜塔就已经歪了。有意思的是,意大利人对这座斜了的塔矫正了几个世纪,目前还是歪的。
比萨斜塔看着不大,修建的时间跨度却很长,它始建于1173年8月9日,最初的设计是一座垂直的钟楼。
起初,还属于神圣罗马帝国的意大利很有野心,要建造100米高度的钟楼,如果真的建成,它将是当时世界上最高的建筑。但是刚建了三层就出问题了,地基太软,建筑已经发生倾斜。
当时神圣罗马帝国爆发了战乱,塔的修建也被搁置了。1272年,政局相对稳定,这座塔在动工99年后又开始了第二次动工修建。这次塔的底座斜得更狠,简直是肉眼可见的倾斜。于是工匠想了一个办法,往右倾斜,那就右边修高点,左边修重点,这样左边重量更重,就能抵消往右倾斜,右边更高,让塔身看着是直的。
这个方法的确好用,但是当时的工匠用力过猛,修到第七层时,塔开始居然向左倾斜,角度大约是0.6度。当时的工匠解决不了这个问题,他们选择相信后人的智慧。而且当时神圣罗马帝国内部又开始打仗,修建工程又暂时停下来,这一停就是80多年。
1360年第三次动工,这次在原基础上只增加了一层,修到第八层时工匠在右边青铜钟基座上多造了两级石阶,还是想用老办法,用重量把向左倾斜的角度给补回来,但是没有用。
到了20世纪初,比萨斜塔已经倾斜了5.5度,再斜下去就要倒了。1990年,情况已经很危急,意大利政府决定出手挽救,于是开始了大规模的修缮,主要任务就是矫正斜塔。
最开始,意大利政府用钢筋水泥给塔搭建了一个底座圈用来减缓它的倾斜,然后用800吨重的铅块压在塔右侧。效果很好,短时间内就矫正了1度。不过,考虑到以后这个塔还要对外开放,堆铅块影响美观,工程团队决定另辟蹊径。
当时有人想了一个主意,在比萨斜塔右边打孔,然后用钢索固定住地基,用张紧器把塔拉直。但是这个方案不可行,还是因为斜塔的地基太松了,地锚固定不住。
之后有人又想了一个主意,往右边的地下充液氮,零下190多度的液氮,可以在塔的底部形成永久冻土层。但是这个方法也不靠谱,因为形成冻土层之后,冻土的体积会膨胀,这会让比萨斜塔斜得更狠。不得已,当局又用铅锭来矫正,阻止了斜塔的继续倾斜。
最后,修复专家想了一个看起来比较可行的方案,就是“钻孔取土法”。
用一个钻孔机斜着插入比萨斜塔的下方,一点一点的取出土壤,这样让塔的另一面地基更松,如此一来塔就往这边斜了,这样就能慢慢矫正它。
这一次,施工团队没有像之前那么鲁莽,上来就取土,而是在比萨斜塔不远的地方,用混凝土浇筑了一个仿真斜塔,之后用钻孔机斜钻到仿真塔底部取土,果然,在前几次取土时,仿真塔倾斜的更厉害了,幸好没有在真塔下方直接操作。经过不断尝试以后,修复团队终于找到了最好的角度和每次取土的重量。
之后就是在真塔上操作了,为了安全,他们还用多条钢缆将比萨斜塔拉住,防止出现意外。起初只用了几根空心钻管,一点点取土,看斜塔的反应,四个月以后,塔身被矫正了0.1度,证明这种方法是可靠的。
确认了取土位置和角度以后,修复团队加快了进度,用41根空心钻管取了几年的土,总共有38立方米。这时塔身已经往回矫正了2度,,继续挖下去,斜塔的底座就能恢复垂直了。
但是这样下去它还能叫比萨斜塔吗?而且前面说了,工人之前为了矫正塔身,是斜着修上面几层的,即便矫正了,塔依旧是斜的,还容易重心不稳。所以修复专家决定,就让它保持3.5度的倾斜。因此,大家现在到意大利看比萨斜塔,它依旧是斜的,只不过没有了倒塌的风险。