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比萨斜塔

比萨斜塔(意大利语:Torre pendente di Pisa;英语:Leaning Tower of Pisa)是比萨城大教堂的独立式钟楼,位于意大利托斯卡纳省比萨城北面的比萨大街的奇迹广场上,是奇迹广场的四座建筑之一,也是比萨城的标志。比萨斜塔以其倾斜的外观而闻名,名列“世界中古七大奇迹”之一。

比萨斜塔的历史文化渊源非常悠久,始建于1173年8月,于1370年竣工,其外墙面为乳白色大理石砌成,属于罗马式建筑风格。其地基到塔顶高58.36米,从地面到塔顶高55米,钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米,在塔顶宽2.48米,总重约14453吨,圆形地基面积为285平方米。但由于松软潮湿,比萨斜塔在建造过程中发生了倾斜,动工五六年后,塔身从三层开始倾斜,14世纪建筑的竣工后,情况变得更加恶化,到1990年,倾斜度已达到5.5度,塔顶的偏移距离达到了4.5米。1990年1月起,禁止游人登塔参观。20世纪后期,斜塔倾斜加剧。意大利政府为此一度关闭斜塔进行修缮,终于遏制住倾斜趋势,2001年,比萨斜塔再度对公众开放。目前,斜塔已被“扶正”约46厘米,倾斜度恢复到19世纪初状态。

比萨斜塔与奇迹广场上相邻的大教堂、洗礼堂、墓园,被认为对11世纪14世纪意大利建筑艺术有巨大影响,整座广场于1987年被联合国教科文组织评选为世界遗产。近年来,比萨官方逐渐放宽进塔游览的人数,为了保证安全性,比萨斜塔被严格监控着,每年约有80万游客专程为比萨斜塔而来。

历史沿革

建造地基

比萨斜塔的建造历史最开始可以追溯到1172年,当时贝尔纳多的遗孀贝尔塔在遗嘱中写到:留下60个硬币给Campanilis Petrarum Sancte Marie 歌剧院来购买石头,用以建造一座塔。而这座塔就是后来的比萨斜塔,购买的这批石头也构成后来比萨斜塔的基座。比萨斜塔的正式建造始于1173年,作为比萨大教堂(Cathedral of Santa Maria Assunta)的钟楼,这座塔在设计之初应该是一座完全笔直的独立式钟楼。由当时的意大利建筑师那吉诺·皮萨诺(Bonanno Pisano)负责设计和施工。最初的建造目标是在比萨斯大教堂旁边建造一座独特的钟楼。然而,在建造到第三层时,由于地基只有3米深,而且盖在了软弱的河滩土上,这使得塔在施工过程中就开始出现轻微的倾斜。塔开始出现倾斜,但建造工程并未中止。为了解决倾斜问题,特别是南侧的倾斜,工程师在北侧增加了更重的建筑物。尽管对于这样的倾斜现象,应该立即采取措施来纠正,但那时并没有意识到这个问题的严重性。与此同时,比萨与附近的城邦热那亚共和国陷入长期战争,工程被迫暂停。

建成斜塔

大约在停工100年之后,于1272年,比萨斜塔的工程恢复,这次工程的主要目的是纠正塔的倾斜,同时将塔建到第7层。当时,没有人尝试过类似的修复和建筑,因此这是一项富有挑战性的工作。工程师 乔瓦尼·德西蒙 (Giovanni de Simone)接受了这一艰巨的挑战。工程开始的时候,塔楼向北倾斜0.2度,与垂直方向垂直,但到了1278年,此时工程已经来到第七个檐口,这时施工再次停止,经过测量,塔楼向南倾斜了约1度,即大约2.7英尺。在1284年,完成了第7层的建造。在接下来的90年里,转轴倾角增加到约1.6度,此时塔楼向南倾斜的比较明显,工人们为了纠正它,因此从第七个檐口到南侧钟室的地板增加了六级台阶,在北侧只增加了四级台阶。最后一轮施工由托马索·皮萨诺 (Tommaso Pisano)主持,他于1350年左右开始建造第八层楼,最终该塔于1372年正式竣工。整个建造过程持续了近两个世纪。在这期间,多位建筑师接替那吉诺·皮萨诺的工作,包括维塔利亚诺(Vitaliano di Pietro)和托马索·安德雷亚·皮萨诺(Tommaso Andrea Pisano)。他们尝试通过在较倾斜的一侧加厚墙壁和扭曲建筑轮廓来抵消倾斜,使整座塔倾斜而立,最终呈现出现在的独特外观。。

竣工后续

从1654年到2004年,比萨斜塔先后安装了7口钟,其中最重也是最先安装的就是第一口钟,其于1654年铸造而成,重达3620公斤。第二口钟于1572年铸造,重量2462公斤,第三口钟于1719年至1721年铸造,重量1448公斤,第四口钟于1473年,重量300公斤,第五口钟于1262年铸造,重量1014公斤,第六口钟于14世纪铸造,并于1501年再次铸造,重量1000公斤,第7口钟于1606年铸造,并于2004年再次铸造,重量652公斤。1838年,建筑师亚历山德罗·德拉·盖拉尔德斯卡(Alessandro Della Gherardesca)在塔楼底部挖出了一条名为“catino”的走道,使以前埋藏的地基台阶和柱基可见。

此外在斜塔建成后,工程师们试图通过在不同侧面增加重量来纠正倾斜问题,但这些方法并未取得明显的效果。随着时间的推移,比萨斜塔的倾斜逐渐变得更加明显,并且倾斜速度在过去几个世纪里一直在加快。由于塔楼的倾斜不断加剧,比萨斜塔成为全球最著名的倾斜建筑之一。虽然曾经多次讨论拆除塔楼,但由于其巨大的历史和文化价值,以及作为意大利的象征,比萨斜塔得以幸存并得到修复与保护,1987年,比萨斜塔及其所在的整个遗址(Piazza del Duomo,奇迹广场)被列入联合国教科文组织世界遗产名录。。

倾斜之谜

倾斜外观

比萨斜塔的最引人注目的特征是其明显的倾斜外观。这种倾斜是由于在建造过程中地基沉降和软土层的问题导致的。虽然工程师们试图通过在不同侧面增加重量来纠正倾斜,但仍然无法完全消除。

倾斜原因

比萨斜塔的倾斜是由于多个因素相互作用而引起的,主要包括土壤特征和地基问题。首先,比萨斜塔建造时所选用的地点正好处于比萨地区的软黏土地带。这种黏土在湿润条件下容易变形,导致地基不稳定。其次,塔楼的地基只有3米深,无法达到足够的稳固深度。这样的浅层地基在软土层上无法提供足够的支撑,使得塔身承受的压力无法均匀分散,从而导致了倾斜。

倾而不倒

在塔基下方有一个波动的水位线,每年雨季,北侧的水位都会升高,从而使得塔身向南倾斜。后来为了让塔身恢复直立,在建造时,建筑师企图改变其重心,结果弄巧成拙,让塔身呈现出了香蕉的形状。幸运的是,正好是这样塔身有了软地面的保护,也没有直接倾倒。此外斜塔的高度、硬度、地基泥土的松软度改变了斜塔的震动系数,地震产生的高频波与较高建筑自身的低频波是不匹配的,使其在地震时并不会与大地共振,这也使得比萨斜塔能够在强震中存活下来。

倾斜历程

1272年,比萨斜塔向北倾斜0.2度,与垂直方向垂直。1278年,比萨斜塔向南倾斜了约1度,大约2.7英尺。

1817年,两位英国建筑师使用铅垂线确定地基的倾斜度现在约为五度。1859年,法国人Ruhault de Fleury进行的测量表明,倾斜度大概增加半度,其原因是Gherardesca 1838年的挖掘的卡蒂诺走道导致倾斜度严重增加,因为卡蒂诺走道位于南侧地下水位以下,挖掘引发了那里的洪水。

1928年,政府在比萨斜塔底座周围增加了四个水平站,以帮助监测倾斜度的变化。1934年,工程师安装了铅垂线和水平仪来测量塔的南北向和东西向倾斜度。他们还在砖石地基上钻了361个孔,并注入了80吨水泥浆来稳固砖石地基,最终却导致塔楼的倾斜度突然增加了31角秒(5角秒相当于塔顶移动1.5毫米,约为半英寸多一点)。1966年,工程师再次决定在地基内部和下方的土壤、砖石上钻孔,又导致6角秒的倾斜。随着比萨斜塔继续以每年略多于5角秒的速度自然倾斜,意大利政府关闭了比萨斜塔,这引起了比萨官员的愤怒,他们担心旅游收入的损失以及由此对旅游业造成的影响当地经济。

1993年,塔顶倾斜度达到5.5°。1993年5月至1994年1月期间,工作人员铺设了一系列特制铅锭。1994年,塔楼向北后方倾斜了整整52角秒。1995年比萨委员会开始用液氮冻结地面,并用锚定电缆系统取代难看的铅配重,然而,一旦冰冻停止,塔楼就开始以每天四角秒的速度向南倾斜。从塔楼确实面临倒塌的危险,迫切需要修复,修复工程于2001年完成,斜塔当时已立刻变直近38厘米。

2013年据监测,建筑物又伸直了2.5厘米。在2018年负责监察斜塔的专家小组宣布,在过去17年,斜塔变得更稳固,倾斜停止,并进一步减少倾斜多达4厘米。2023年8月,斜塔维护机构负责人安德烈亚·马埃斯特雷利说,依据监测斜塔的机构发布的最新报告,斜塔已被“扶正”约46厘米,倾斜度恢复到19世纪初状态。

建筑特征

建筑形制

比萨斜塔的高度约为55.86米(约183.27英尺)。塔身共有8层,包括一个钟楼层。每一层都略微向外倾斜,造成了整体的斜塔效果。塔内部有双螺旋楼梯。从地面通向钟室共有294级台阶。双楼梯之一有两个额外的台阶,以补偿塔的倾斜。

比萨斜塔由塔基、塔身和塔顶构成。塔基是塔的底部部分,是圆形的建筑结构,用于支撑整个塔身。塔身是塔的主体部分,由8个略微倾斜的层构成,每一层都有拱形窗户和精美的装饰。最顶层是钟楼层,塔的顶部有一个较小的平台,上面放置着一组钟。

比萨斜塔的结构采用了大量的白色大理石和石灰石作为建筑材料。塔内部设有狭窄的螺旋状楼梯,用于连接每一层。塔的直径约为15.5米,在每一层上都有围绕塔心均匀分布的拱形窗户,为塔提供了充足的光线和通风。

罗马式风格

比萨斜塔的建筑风格是中世纪欧洲最主要的建筑风格之一的罗马式风格。比萨斜塔的墙壁采用了厚重的石块和砖石构建,以确保塔的稳定性,尤其对抗塔身倾斜带来的挑战,这极大的体现了罗马式建筑强调建筑物的稳固性和坚固性。比萨斜塔的装饰设计相对简约,窗户和拱门的设计简单而朴素,也展示了罗马式风格注重功能和结构的特点。

圆形设计

比萨斜塔的平面设计呈现出完美的圆形,直径约为15.5米,并围绕着圆心均匀分布。这种圆形设计的巧妙之处在于,首先,圆形平面为塔提供了稳定的结构基础,使得塔能够抵抗地基沉降和自身倾斜所带来的压力,从而保持其长久的稳固。其次,圆形设计赋予了比萨斜塔流畅和优雅的外观,使其成为了建筑界的杰出代表。此外,比萨斜塔的圆形设计是罗曼式建筑的重要特征之一,也是其独特魅力的来源。。

价值和影响

建筑影响

比萨斜塔的圆形设计被认为是为了对应在旁的大教堂建筑形成反射,有意模仿教堂半圆形后殿的曲线设计。而钟楼与广场上对圆形结构是一致的,尤其在同样是圆形的洗礼堂奠基以后,整个广场更像是有意设计成耶路撒冷复活教堂(Anastasis)的现代版本。比萨斜塔的装饰格调继承了大教堂和洗礼堂的经典之作,墙面用大理石或石灰石砌成深浅两种白色带,半露方柱的拱门,拱廊中的雕刻大门,长菱形的花格平顶,拱廊上方的墙面对阳光的照射形成光亮面和遮荫面的强烈反差,给人以钟楼内的圆柱相当沉重的假象。

此外,比萨斜塔作为意大利最优秀的文化遗产,被誉为中世纪七大建筑奇迹之一。它斜而不倒的优美造型在全世界都独一无二,是闻名世界的经典之作。此外,比萨斜塔造型轻盈秀巧,布局严谨合理,各部分比例协调,是罗曼式建筑的典范。它如同一件精美的艺术品,立面呈现着丰富的明暗变化,富有韵律感,是意大利独一无二的圆塔。

文化价值

比萨斜塔是意大利罗曼式风格建筑的杰出代表之一,展示了中世纪建筑的精湛工艺和设计。它的独特倾斜外观和完美的圆形设计成为了世界建筑史上的经典之作,对后世建筑师和艺术家产生了深远的启发和影响。比萨斜塔承载着意大利悠久的历史和文明传承,是国家宝贵的文化瑰宝。它建于1173年,见证了意大利历史上的许多重要事件和文化变迁,成为了意大利国家的象征和代表。每年数百万游客慕名而来,带动着意大利的文化旅游业发展,促进着国际文化交流与合作。比萨斜塔成为了文化交流的重要平台,吸引着来自世界各地的游客和研究者前来探索意大利的历史和文化。

开发与保护

开发

1987年,比萨斜塔与奇迹广场上相邻的大教堂、洗礼堂、墓园一起被联合国教科文组织评选为世界遗产

2001年,比萨斜塔完成官方修复后再度对公众开放。

2023年8月9日,比萨斜塔迎来第850个生日,比萨举办一系列庆祝活动,比萨奇迹广场的教堂和博物馆将免费对公众开放。

相关事件

比萨斜塔自由落体实验

比萨斜塔自由落体实验最早由意大利科学家伽利略·伽利雷(Galileo Galilei)在16世纪中期进行。比萨斜塔自由落体实验是为了验证两个物体在重力作用下,不考虑空气阻力的情况下,是否以相同的加速度自由落体。实验当天,伽利略带着助手和两个重量不同的铅球攀登到塔顶,两个助手走到塔顶边缘站定,并将它们同时从比萨斜塔的顶部释放,让它们自由下落。通过在相同的起始高度释放物体,确保它们具有相同的初速度。随后,由于地球引力作用,两个物体将以相同的加速度向下运动,不受它们的质量差异影响,从而在自由落体过程中始终保持相对位置不变。为了消除空气阻力对实验结果的干扰,通常在实验中会选择一个尽可能低密度的环境,例如真空或稀薄气体的环境。这样可以确保物体在自由落体时不会受到空气阻力的影响,使实验结果更加准确。

比萨斜塔自由落体实验是重力学的基本实验之一,其结果符合伽利略·伽利雷的自由落体定律,即物体在重力作用下以相同的加速度自由下落。这个实验为我们理解物体在地球表面受到重力作用的运动提供了重要的直观验证,也是现代物理学发展的重要里程碑之一。值得注意的是,尽管伽利略进行了类似的实验,但据学者研究,实际上他可能并没有真正在比萨斜塔上进行实验。相反,他可能在纸上进行了一些假设性的推理和计算,证明了物体在重力作用下自由落体的规律。

战争时免于摧毁

第二次世界大战时,当美国士兵入侵比萨时,他们接到命令摧毁所有建筑,防止敌方狙击手找到合适的藏身之处。随着美国军队不断向意大利农村推进,每天都有许多建筑被炸毁。然而,美军到达后不久就开始撤退,于是入侵的士兵没有必要继续摧毁比萨斜塔,因此比萨斜塔幸免于难。

相关文化

比萨斜塔作为意大利的标志性建筑,其独特的的外形和历史背景吸引了许多文化产品和文化潮流的关注。下面是一些比萨斜塔出场过的相关文化产品:

《超人》(1978年):超人在飞行中经过比萨斜塔,并将其扶正,但被一位卖纪念品的老人责骂。

《欧洲假日》(1985年):格里斯沃尔德一家在欧洲旅行时,参观了比萨斜塔,并拍了一张“推”斜塔的照片。

《疯狂动物城》》(2016年):动画片中的“小动物城”有一个模仿比萨斜塔的建筑,但是由于地基不稳,它会随着风向改变倾斜的方向。

丧尸乐园2》(2020年):是一部丧尸,片中出现了比萨斜塔,这在里完成对丧尸的击杀。

参考资料

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比塞塔倾斜之美.中国新闻网.2023-10-17

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Leaning tower of Pisa loses crooked crown.irishtimes.2023-10-17

850岁比萨斜塔“老当益壮”.百家号.2023-10-17

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比萨斜塔的不倒之谜.微信公众平台.2023-10-18

History of Interventions.pbs.2023-10-22

It’s the STRAIGHTENING Tower of Pisa: Italian landmark loses 2.5cm of its famous tilt after £25m salvage project.mailonline.2023-10-23

WHEN was the Leaning Tower of Pisa built?.leaningtowerpisa.2023-10-23

Amazing Facts About The Leaning Tower Of Pisa.World Adventurist.2023-07-27

The Leaning Tower of Pisa.Scientific American.scientificamerican.2023-07-27

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Leaning Tower of Pisa: An Architectural Marvel or Engineering Failure?.The Constructor.2023-07-27

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《中华文摘》文章:斜而不倒的奇迹——比萨斜塔——中新网.中国新闻网.2023-07-27

意大利比萨斜塔修复见成效 12年扶正2.5厘米.中国新闻网.2023-10-24

比萨斜塔迎来850周年“生日”,都灵理工教授在“拯救工程”中功不可没.澎湃新闻.2023-11-09

比萨斜塔背后的历史.微信公众平台.2023-10-24

超人3 Superman III (1983).豆瓣电影.2023-08-05

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《丧尸乐园2》:这一届的年度最佳丧尸击杀竞争很激烈啊.豆瓣电影.2023-10-24