浙江
埃及吉薩大金字塔屹立逾4500年，在多次強烈地震中僅外層包石受損，主體結構幾乎完好無損，引發(fā)學界長期關注其抗震之謎。 一項由埃及地球物理學家阿塞姆·薩拉馬（Asem Salama）及其同事完成的新研究，通過測量金字塔在環(huán)境噪聲中的振動特性，揭示了其在地震作用下的部分動力學行為，并提出“天然頻率錯配”可能是其長期存活的重要因素之一。
研究團隊在不施加外力的前提下，測試了金字塔在自然環(huán)境中的微小振動，發(fā)現(xiàn)其“固有頻率”（即結構“偏好”振動的頻率）主要集中在約2.0至2.6赫茲之間，而其所處地基土層的主導頻率約為0.6赫茲，兩者存在明顯差異。 研究者指出，這種“頻率錯配”可能使地震波難以在金字塔和地基之間形成有效共振，從而減弱能量傳遞，減少結構放大效應。
文章以搖擺中的秋千作比：若推動頻率與秋千固有節(jié)奏一致，其擺動會迅速放大；反之則難以產生顯著效果。 建筑物在地震中的響應類似，當地面振動頻率與建筑固有頻率相近時容易產生共振，引發(fā)災難性破壞；而吉薩大金字塔與地基土層頻率相差較大，在一定程度上降低了這種風險。
研究還注意到，在金字塔內部“國王墓室”上方的多層“減壓石室”附近，測得的振動水平相對較低。 這些石室被認為用于分散上方巨量石塊的重量，而該結構布置似乎也影響了振動能量在金字塔內部的傳播路徑，使部分區(qū)域的振動被削弱。
為獲得這些數據，團隊采用了所謂“水平—垂直譜比”（HVSR）方法，通過記錄風、交通、人類活動以及自然地震背景噪聲引起的極小振動，分析土體與結構的主導頻率。 由于金字塔屬于重要文化遺產，工程師無法像對待現(xiàn)代橋梁或高樓那樣進行鉆孔、加載或大規(guī)模布設傳感器，HVSR因而成為一種在不破壞文物前提下獲取關鍵信息的合適工具。
研究人員在金字塔內外共設置了37個測點，覆蓋內部通道、外部石塊以及周邊土層，以比較不同位置的振動特征。 不過，作者也強調，這種方法只能反映微弱環(huán)境振動下的響應，而不能直接等同于強震工況下的實際表現(xiàn)，后者可能會觸發(fā)石材開裂、接縫張開、塊體滑移等非線性行為，從而改變結構的固有周期。
文章提醒公眾，不應簡單將金字塔的長壽視作“古埃及人掌握了系統(tǒng)抗震工程”的直接證據。 現(xiàn)代抗震設計評估的是整體韌性，而非單一頻率參數：工程師需要考慮預期地震強度、場地土質、結構重量與柔度、耗能與變形能力，以及一旦失效帶來的后果等多重因素。
在當代工程實踐中，即便地基與上部結構存在頻率錯配，建筑物仍可能在地震中表現(xiàn)不佳，1992年開羅5.8級地震以及1989年澳大利亞紐卡斯爾地震中，一些建筑的實際破壞就體現(xiàn)了這種復雜性。 對于大金字塔這類石砌建筑，強震時石塊的開裂、錯動和剛度退化，都會動態(tài)改變其頻率，使結構行為更加難以預測。
作者還借用統(tǒng)計學上的“幸存者偏差”案例進行類比：二戰(zhàn)時，有關戰(zhàn)機加裝裝甲的位置選擇，若只根據返航飛機上的彈孔分布，就會忽略那些因關鍵部位中彈而未能返航的飛機。 同樣，今天仍矗立的古代金字塔、水渠和神廟，往往是大量失敗試驗、弱基礎和不良細部設計被歷史篩除后的幸存者，因此不能單憑現(xiàn)存實例就推斷古人當年的全部設計意圖。
盡管如此，作者認為大金字塔的生存絕非純粹偶然，而是凝聚了相當成熟的經驗性工程判斷。 從工程角度看，它擁有寬廣的底座、低矮的重心、逐層收分的外形、平面上的高度對稱、堅實的石灰?guī)r基巖以及連續(xù)、厚重的砌體傳力路徑，總體呈現(xiàn)出矮、剛、穩(wěn)的特征，而非高、柔、細的易損形態(tài)。
文章指出，最穩(wěn)妥的結論是：古埃及建造者在長期實踐中形成了優(yōu)異的結構選擇，這些選擇可能出于施工經驗、材料限制、宗教文化需求或象征意義，其抗震收益則是在無意中獲得的“附帶好處”。 因此，大金字塔的存續(xù)既不是神秘力量的結果，也不足以證明古人已經系統(tǒng)掌握現(xiàn)代意義上的抗震設計，但這項研究依然為理解其結構行為提供了重要且令人欽佩的實證基礎，同時也留下一系列有待進一步探索的開放問題。
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