Наиболее вероятное представление о технологии возведения оставил нам Геродот. В своей «Истории» в 445 г. до н. э. он описал главные принципы строительства пирамид. Геродот писал, что на строительстве использовался труд одновременно 100 000 человек, которые непрерывно работали по три месяца, затем их меняли. Камни вырубались в карьерах и затем перетаскивались к Нилу, откуда сплавлялись на больших плотах к месту строительства. Только на строительство дороги ушло десять лет. Большая пирамида сооружалась 20 лет – вместе с облицовкой, которая была выполнена очень тщательно, с точной подгонкой отполированных камней. И, что самое интересное, Геродот описывает, с помощью каких механизмов создавалась эта громадина. Сначала пирамида была ступенчатой. И как только была закончена первая ступень, на нее с помощью специальной подъемной машины подавались блоки для дальнейшего строительства. Машины, представлявшие собой устройства с деревянными балками, ставились на каждом вновь возводимом ярусе, и с их помощью камни перемещались со ступени на ступень. Машины могли переноситься по мере необходимости. Облицовывали пирамиду, наоборот, сверху вниз. Данное свидетельство представляется наиболее достоверным. Машины, о которых рассказывает Геродот, без ворота или лебедки используются и сегодня; ими, например, поднимают воду. А тот факт, что пирамида сначала была ступенчатым сооружением, подтверждается в тех местах, где облицовка сегодня разрушена (вкл., рис. 18).
Как же была сконструирована машина, с помощью которой египтяне строили свои громадные сооружения? Во-первых, она полностью была выполнена из дерева (вкл., рис. 19). Основой машины служил конусовидный ствол, пригруженный внизу камнями для устойчивости во время работы. На этот конус сверху надевалась балка с круглым отверстием посередине или конструкция из связанных по концам балок. Конус позволял балке свободно вращаться вокруг его оси в горизонтальной плоскости, а также поворачиваться под углом к вертикали. На концы балок прикреплялись корзины. В одну укладывался блок, в другую, в качестве противовеса, – мелкие камни. Балка поворачивалась в нужное для снятия блока положение, и противовес облегчали. Блок оказывался на следующей ступени. Эта процедура могла занимать совсем немного времени. Камень в 2 т на высоту 6 м такой машиной можно было поднять за 30 мин, т. е. за 8 ч. его можно было поднять почти на 100-метровую высоту. Если машины были размещены со всех сторон пирамиды, то за один рабочий день с помощью их последовательной работы на каждой ступени можно было поднять на большую высоту до 200 блоков (вкл., рис. 20).
Остается представить, каким образом монтировались тяжелые квадры до 60 т. Египтяне успешно использовали систему рычагов и тросов для поднятия обелисков. Такой же способ мог быть применен и для поднятия квадров, тем более что кладка из многотонных монолитов заканчивалась в пирамиде на высоте не более 40–60 м. В этом случае для создания подъемной конструкции из Ливана привозили 50-метровые стволы кедра. Невысокие пандусы также использовали в перемещении грузов с помощью тягловой силы животных.
При строительстве Великих пирамид в Гизе были две существенные проблемы. Первая – это строительство из огромных монолитных квадров. Как уже упоминалось, вес таких гранитных монолитов достигал 60 т. Для современных строительных технологий подъем подобного веса представляет определенную техническую задачу. Египтяне же справлялись с такой задачей самыми простыми средствами: простейшими подъемными машинами на основе противовесов, простейшим рычагом, катком и т. п., а также человеческой и животной тягловой силой. Вторая задача – это строительство из мелких (до 2 т) блоков. Если в первом случае проблема была в перемещении по горизонтали и вертикали огромной тяжести, то во втором проблемой становилась скорость перемещения известняковых, сравнительно небольших блоков.
Попробуем разобраться в принципах и последовательности строительных операций в первом и втором случаях.
Гранитные монолиты добывались очень далеко от Гизы. На расстоянии 600 км около города Асуан вверх по течению Нила до сих пор сохранились карьеры на острове Элефантина (вкл., рис. 21). Эти карьеры снабжали весь Египет гранитом. На рисунке представлен обелиск весом 1150 т и высотой 42 м. Он не был закончен, так как растрескался при выемке из карьера. Итак, сначала большой монолит необходимо было отделить от основной породы. Это делалось с помощью деревянных клиньев, которые обильно смачивали водой. При их разбухании создавалось мощное распорное усилие в месте забитого клина. Применялся также сильный разогрев поверхности огнем с последующим быстрым охлаждением водой, что также помогало отделить камень от породы. Опытные каменотесы пользовались долеритовыми молотами. Долерит – разновидность базальта, который имеет плотность 2600–2800 кг/м3 и несколько большую твердость, чем гранит. Добывался он в районе Красного моря. После отделения гранитного камня его спускали по специально подготовленным подмостям на салазках с помощью тросов и противовесов до самого Нила. Там перегружали на баржи и сплавляли по реке до Мемфиса. В этом месте от Нила отходил канал в сторону Гизы, куда и направлялись лодки. Вдоль всего пути лодки тянулись бурлаками, идущими по берегу. Они подходили к причалу, и начинался едва ли не самый трудный участок пути. Его преодолевали с помощью валков, на которые устанавливали монолит, тягловой силы животных и людей (вкл., рис. 22). На валки постоянно подливалась молочная эмульсия. Прекрасная организация и слаженность усилий людей и волов создавали эффект единого работающего организма. Чтобы монолиты случайно не соскользнули вниз, их страховали специальными рычагами. На верхней ступени, куда привозился монолит, уже находились машины, о которых шла речь, только с большей прочностью конструкции противовесов, способных перемещать огромные монолиты.
Монтаж мелких блоков из известняка не представлял труда с точки зрения их веса или размеров. Зато переместить нужно было миллионы таких камней, причем на большую высоту – до 150 м. В этом процессе было задействовано множество машин, которые расставлялись с четырех сторон пирамиды и на каждой ступени.
Сложность была в организации слаженной работы тысяч работников – каменотесов в каменоломнях, перевозчиков на пути следования блоков, монтажников на строительстве объекта. И весь этот сложнейший механизм работал вполне успешно. Ученые предположительно подсчитали, что египтянам удавалось монтировать один небольшой блок за две минуты. При такой производительности работ на строительство пирамиды Хеопса потребовалось 22 года.
Как уже отмечалось, пирамида первоначально имела ступенчатую структуру. И каждая созданная предыдущая ступень становилась платформой для возведения последующей. Ступени имели ширину 5 м и высоту 6 м. Всего в пирамиде Хеопса их насчитывалось двадцать. Наибольшее количество машин работало внизу у основания пирамиды. На каждой ступени их было задействовано все меньше и меньше, по мере уменьшения сечения конуса пирамиды. На верхней ступени работала одна, но самая большая машина. У подножия сновало множество людей, поставляющих камни для противовесов, дерево для конструкции машин и валков, воду, питание и т. п.
Сложность работ заключалась также в точнейшей подгонке насухо каждого блока. При этом одновременно происходило перемещение огромных блоков по горизонтали и вертикали. Точная геометрическая выверка всех размеров и расстояний, а также зон действия машин осуществлялась инструментарием, который сформировался за века землемерных и строительных работ. Применялись отвесы, экеры со сторонами 3, 4, 5 (по сути, измерительный треугольник, свойства которого опишет позднее Пифагор), шнуры, разметка колышками, штанги и т. п. На первый взгляд, очень простые инструменты, однако в этой простоте залог их привлекательности, поэтому они широко распространены в строительстве и по сей день.
