如今當我們拿起望遠鏡,觀看滿天繁星時,肯定會想起伽利略這個光輝奪目的名字。
斜塔之謎
比起教堂本身來說,比薩斜塔的名氣似乎更大一些。其實,它隻是比薩大教堂的一個鍾樓,然而卻因其特殊的外形以及曆史上與伽利略的關係而名聲大噪。令人驚奇的是,曆經多年,塔斜而不倒,被公認為世界建築史上的奇跡。
比薩斜塔位於比薩主教堂聖壇東南20餘米處,它於1174年開始建造,是作為主教堂鍾樓而設計的。斜塔用大理石建造,圓形建築,直徑16米,從底層到頂層分布數量不同的圓柱,並有213個拱門位於塔的各處。塔頂為鍾亭。由螺旋樓梯可從底層直上塔頂。斜塔造型古拙而又秀巧,是羅曼式建築的典範。
比薩斜塔為什麼會傾斜,專家們曾為此爭論不休。尤其是在14世紀,人們在兩種論調中徘徊:斜塔究竟是建造過程中無法預料和避免的地麵下沉累積效應的結果,還是建築師故意為之。進入20世紀後,隨著對比薩斜塔越來越精確的測量,使用各種先進設備對地基土層進行的深入勘測,以及對曆史檔案的研究,一些真相逐漸浮出了水麵。其實,比薩斜塔在最初的設計中本應是垂直的建築,隻是在建造初期因為種種原因開始偏離了正確位置。
據說,這座白色大理石塔樓在比薩大教堂建築群中屬於第三期工程,1174年興建。原設計為八層,高56米,且塔頂的鍾樓上還有七個鍾,七個鍾所發出的聲音又各不同,非常奇妙。然而,在地基打好後,發現由於設計者忽略了地質情況,隨著塔身的加重,塔在建到三層時開始出現傾斜的現象。這完全是由於地基下麵土層的特殊性造成的,比薩斜塔下有好幾層不同材質的土層,各種軟質粉土的沉澱物和非常軟的粘土相間形成,而在深約一米的地方則是地下水層。這個結論是在對地基土層成分進行觀測後得出的。最新的挖掘表明,鍾樓建造在了古代的海岸邊緣,因此土質在建造時便已經沙化和下沉。
當塔身開始傾斜後,設計者們采取了各種補救措施,如加大基礎、分散重力、增大張力,但這些努力都無濟於事。那時的責任工程師B?皮薩諾打算在繼續建造時將下陷的一邊層高加大,以資補救,但結果卻使得塔身沉陷得更厲害。為了尋求解決的辦法,工程曾經數次停頓,但最後還是在傾斜狀態下於1350年完成,此時塔頂已與地麵垂線偏離2.1米,並且繼續緩慢地向外傾斜,於是工程結束後,人們就直接稱它為"斜塔"。
完成後,斜塔在很長一段時間一直沒有再傾斜,始終保持同一角度,於是斜塔居然成了建築藝術中世界著名的中世紀不朽之作。
在意大利還有許多斜塔,但沒有一座比得上這一座出名,因為它不僅高大壯美,而且還有與眾不同的特點:1.這是意大利獨一無二的圓塔;2.通體用白大理石造就。54.6米高的塔頂,可偏心有五米多,是自由落體試驗再好不過的試驗場。比薩斜塔毫無疑問是建築史上的一座重要建築。在發生嚴重的傾斜之前,它大膽的圓形建築設計已經向世人展現了它的獨創性。雖然在更早年代的意大利鍾樓中,采用圓形地基的設計並不少見,類似的例子可以在拉文納、托斯卡納和翁布裏亞找到,但是,比薩鍾樓被認為是獨立於這些原型,更大程度上,它是在借鑒前人建築經驗的基礎上,獨立設計並對圓形建築加以了發展,形成了獨特的比薩風格。比如,鍾樓的圓形設計被認為是為了同一旁的大教堂建築形成反射而相對應,因此有意地模仿教堂半圓形後殿的曲線設計。更重要的是,鍾樓與廣場上對圓形結構的強調是相一致的,尤其是在宏偉的同樣是圓形的洗禮堂奠基以後,整個廣場更像是有意設計成耶路撒冷聖墓教堂的現代版本。這種設計正來源於經典的古代建築。
鍾樓的裝飾格調則繼承了大教堂和洗禮堂的經典之作,牆麵用大理石或石灰石砌成深淺兩種白色帶,半露方柱的拱門,拱廊中的雕刻大門,長菱形的花格平頂,拱廊上方的牆麵對陽光的照射形成光亮麵和遮蔭麵的強烈反差,給人以鍾樓內的圓柱相當沉重的假象。大教堂、洗禮堂和鍾樓之間形成了視覺上的連續性。
因為比薩斜塔的傾斜和它同時具有的美麗,從1173年建造伊始至今,它一直受到人們的關注。1590年,偉大的科學家伽利略在比薩斜塔上做了著名的自由落體實驗。從此,比薩斜塔聞名世界,成為比薩城的象征,也是比薩人的驕傲與光榮。
根據現有的文字記載,比薩斜塔在幾個世紀以來的傾斜是緩慢的,它和它地基下方的土層實際上達到了某種程度上的平衡。在建造的第一階段第三層結束時,鍾塔向北傾斜約1/4,在第二階段由於糾偏過度,1278年第七層完成時反而向南傾斜約0.6°,1360年建造頂層鍾房時增加到1.6°。1817年,兩位英國學者用鉛垂線測量傾斜,那時的結果是5°。1550年的勘測與1817年的勘測之間相隔267年,傾斜僅增加了五厘米。因此人們也沒有對斜塔進行特意的維修。
然而1838年的一次工程導致了比薩斜塔突然加速傾斜,人們不得不采取緊急維護措施。當時建築師在原本密封的斜塔地基周圍進行了挖掘,以探究地基的形態,揭示圓柱柱礎和地基台階是否與設想的相同。這一行為使得斜塔失去了原有的平衡,地基開始開裂,最嚴重的是發生了地下水湧入的現象。這次工程後的勘測結果表明傾斜加劇了20厘米,而此前267年的傾斜總和不過5厘米。1838年的工程結束以後,比薩斜塔的加速傾斜又持續了幾年,然後又趨於平穩,減少到每年傾斜約一毫米。20世紀以來塔身傾斜加重,已經偏離垂線5.2米,為此引起了全世界的注意。1978年意大利成立了"搶救比薩斜塔委員會",決定固塔工程采用"控製性沉降"的方案,使塔基地下土層受控沉降,將塔身恢複到一個安全的斜度。按照工程計劃,首先在塔基北部地麵分批安放670噸鉛錠,以製止塔身繼續向南傾斜。1990年1月7日,比薩斜塔停止向遊客開放,到1993年已經放置了140噸鉛錠。經技術委員會現場測量,加荷措施已初見成效,塔身奇跡般地挺直了五厘米,塔體關鍵部位負荷不斷加劇的情況也有所改觀。經過12年的修繕,斜塔被扶正44厘米,基本達到了預期的效果。斜塔在2001年12月15日重新開始向遊人開放,至此人們再次看到了美麗的比薩斜塔。
現在,隨著科學技術的發展和政府部門的投入,對比薩斜塔維護的研究工作有了新進展,專家成立委員會會在事前評估任何一個可能導致傾斜加劇的危險可能性,並研發阻止繼續傾斜直至逆轉傾斜的方法。專家認為,隻要不出現不可抗拒的自然因素,經過修複的比薩斜塔,300年內將不會倒塌。