При дневном вложении полезной энергии в 400 Дж на человека подъем камней потребовал бы 6,25 миллиона дней, и если разложить это на 20 лет и 300 рабочих дней в году, то мы определим, что с этой задачей справилась бы тысяча человек. Если примерно такое же количество требовалось, чтобы ставить камни на места в растущем сооружении, и даже если удвоить это число, чтобы учесть дополнительный труд организаторов и надсмотрщиков, тех, кто занимался транспортом, ремонтировал инструменты, привозил и готовил еду, стирал одежду, то общее число будет все равно меньше чем 10 тысяч человек. Во время пиковых периодов строительства работники Гизы вкладывали совместно по меньшей мере 4 ГДж полезной механической энергии каждый час, что дает общую мощность 1,1 МВт. Чтобы поддерживать эти усилия, они потребляли каждый день дополнительные 20 ГДж пищевой энергии, эквивалент почти 1500 тонн пшеницы.
Ранее максимальное число строителей (Wier 1996) определяли в 13 тысяч человек на период в 20 лет. Другой расчет (Hodges 1989) дал 125 команд, которые могли поднять все камни на нужные места за 17 лет работы, и общее число постоянных работников всего 1000 человек; в этом случае три года отводилось на обработку облицовочного камня прямо на месте, начиная с вершины. По контрасту, тому же Геродоту рассказали о 100 тысячах человек, работавших по три месяца в год на протяжении 20 лет. Ранние изыскания (Mendelssohn 1974) оценивали общее количество в 70 тысяч сезонных рабочих и примерно в 10 тысяч постоянных каменщиков. И то и другое – не более чем недоказуемые преувеличения.
Другие античные строения, потребовавшие многолетних вложений труда, включают месопотамские ступенчатые храмы-зиккураты, возведенные после 2200 года до н. э., и ступы (dagobas) в честь Будды, часто содержащие реликвии (Ranaweera 2004). Рассчитано (Falkenstein 1939), что возведение зиккурата Ану около Варки в Ираке потребовало по меньшей мере 1500 человек, работавших 10 часов в день на протяжении пяти лет, что дает нам вложенную энергию около 1 ТДж. А Джетава-нарамайя, крупнейшая ступа из Анурадхапуры (122 метра высотой, построена из 93 миллионов грубо уложенных обожженных кирпичей) потребовала около 600 работников по 100 дней в год на 50 лет (Leach 1959), или чуть более 1 ТДж полезной энергии (рис. 4.23).
Пирамиды Мезоамерики, особенно из Теотиуакана (построены во II веке) и Чолулы, тоже очень впечатляют. Пирамида Солнца из Теотиуакана с плоской верхушкой была высочайшей, вероятно, свыше 70 м, если включить в расчеты стоящий на ней храм (рис. 4.23). Ее сооружение обошлось намного легче, чем постройка трех каменных комплексов в Гизе. Основа пирамиды состоит из земли, булыжников и кирпича-сырца, и только облицовка сделана из обработанного камня, который держится на месте благодаря выступающим зацепам и известковому строительному раствору (Baldwin 1977). И все же ее создание потребовало работы до 10 тысяч человек на протяжении более чем 20 лет.
Примечание 4.19. Римский Пантеон
Римский opus caementicium представлял собой смесь заполнителей (песок, гравий, камни, часто также битые кирпичи и плитка) и воды, но его связывающим агентом был не цемент (как в бетоне), а известковый раствор (Adam 1994). Его готовили прямо на строительной площадке, и уникальная смесь гашеной извести и вулканического песка – который добывали около Путеоли (современный Поццуоли, всего в нескольких километрах к западу от Везувия) и называли pulvere puteolano (позже pozzolana) – давала прочный материал, затвердевающий даже под водой. Хотя он и уступает современному бетону, материал из путеоланского заполнителя и высококачественной извести подходил не только для массивных и устойчивых стен, но и для больших сводов и куполов (Lancaster 2005).
Особенно широко римляне использовали opus caementicium при строительстве Пантеона, которое было завершено в 126 году, во время правления Адриана. Большой купол, 43,3 м диаметром (внутренняя часть сооружения могла войти в сферу такого диаметра) остался непревзойденным строителями доиндустриальной эпохи, хотя купол собора Святого Петра, спроектированного Микеланджело и завершенного в 1590 году, был не намного меньше, 41,75 м (Lucchini 1966; Marder and Jones 2015). Помимо очевидных визуальных достоинств самым замечательным свойством купола является уменьшающаяся по вертикали удельная масса: пять рядов кессонного потолка не только становятся все меньше по мере того, как сходятся к центральному отверстию, они сложены из все более тонких слоев кладки со все более легкими наполнителями, от известкового туфа внизу до пемзы наверху (MacDonald 1976).
Купол целиком весит около 4500 тонн.
Если по поводу создания наиболее крупных пирамид мы вынуждены довольствоваться лишь предположениями, то о строительстве таких классических сооружений, как Парфенон или Пантеон, мы знаем почти все (Coulton 1977; Adam 1994; Marder and Jones 2015). Замечательно устроенный Пантеон часто вспоминают как случай хитроумного использования бетона, но утверждение, что римляне были первыми, кто использовал этот материал, является неточным. Бетон – это смесь цемента, заполнителей (песок, мелкие камни) и воды, а цемент производится высокотемпературной обработкой тщательно составленной и тонко размолотой смеси извести, глины и оксидов металла в наклонной вращающейся печи. И нет никакого цемента в римском бетоне opus caementicum, который использовали для возведения Пантеона или любого другого строения ранее 1820-х годов (примечание 4.19).
Мы знаем, что массивные архитравы (такие, как в Парфеноне, весящие почти 10 тонн) нужно было поднимать краном и что их могли прикатить к месту строительства, заключив в округлую опалубку. Краны очень похожего устройства использовали почти двумя тысячелетиями позже при возведении соборов, наиболее продуманных сооружений европейского Средневековья. В строительстве участвовало множество опытных ремесленников, которым требовалось большое количество специальных инструментов (Wilson 1990; Erlande-Brandenburg 1994; Recht 2008; Scott 2011). Работа большей частью была сезонной, но типичные потребности составляли сотни занятых постоянно работников – дровосеков, каменотесов, возниц при телегах, плотников, стекольщиков – на одно или два десятилетия. Общее вложение энергии было таким образом на два порядка меньше, чем при создании пирамид, с пиковыми потоками мощности всего в несколько сотен киловатт.
Хотя некоторые соборы были построены быстро (Шартрский за 27 лет, оригинальный Нотр-Дам-де-Пари за 37), процесс часто прерывался эпидемиями, трудовыми спорами, сменами режима, нехваткой денег и военными конфликтами. В результате этот процесс мог затянуться на несколько поколений, а в некоторых случаях и на столетия: строительство пражского собора Святого Вита, начатое Карлом IV в 1344 году, прервалось в начале XV века, и конструкция (огороженная забором) была завершена с постановкой двух готических шпилей только в 1929 году (Kuthan and Royt 2011).
Рисунок 4.24. Римские акведуки несли воду рек, источников, озер или водохранилищ, комбинируя по меныией мере два или три из следующих конструктивных элементов (сверху вниз): неглубокие прямоугольные туннели, стоящие на фундаменте; туннели, доступ в которые осуществлялся через колодцы; дамбы, пронизанные арками; одноярусные или двуярусные арочные мосты; обратные сифоны из свинца, чтобы проводить воду через глубокие долины. Римские акведуки, поставлявшие около 1 Мм3 воды в день, сформировали впечатляющую систему, строительство которой продолжалось более 500 лет. Базируется на Ashby (1935) и Smith (1978). Уклон акведуков преувеличен
