هرم بزرگ جیزه مصر که ۴۶۰۰ تا ۴۴۵۰ سال پیش تکمیل شده، یکی از شناختهشدهترین شاهکارهای معماری جهان است. این بنا با وجود سپری کردن هزاران سال در محیط خشن کویری و مواجهه با زمینلرزههای مهیب، همچنان تا حد زیادی دستنخورده باقی مانده است. اما سوال مهم این است که این ساختار مشهور چگونه تا به امروز دوام آورده است؟ حالا گزارشی منتشر شده که تا حد زیادی به این موضوع پاسخ میدهد و به قابلیت ضد زلزله این سازه باستانی اشاره دارد.
در سالهای ۱۸۴۷ و ۱۹۹۲ میلادی، زمینلرزههایی به بزرگی ۶.۸ و ۵.۸ ریشتر منطقه نزدیک هرم بزرگ جیزه را به لرزه درآوردند. همچنین در نسلهای پیش از ثبت دقیق دادههای لرزهنگاری نیز، این منطقه بیشک زمینلرزههای بزرگ دیگری را تجربه کرده است.
همین موضوعات باعث شده تا از قدیم سؤالات زیادی درباره مقاومت هرم بزرگ جیزه در برابر زمینلرزهها وجود داشته باشد. لرزهشناسانی مانند «عاصم سلامه» از مؤسسه ملی تحقیقات نجوم و ژئوفیزیک مصر سالها درباره این موضوع تحقیق کردهاند. سلامه و همکارانش باور دارند که اکنون پاسخ این سؤال را پیدا کردهاند.
تکامل ساختار اهرام مصر
آنها پس از بررسیهای گسترده و ثبت ارتعاشات محیطی در محل، معتقدند که مصریان باستان از تکنیکهای مهندسی برای مقاومت هرم در برابر زلزله استفاده کردهاند. سلامه توضیح میدهد:
«سازندگان مصر باستان سنتی بسیار طولانی برای آزمایش و بهبود مستمر داشتند. بسیاری از تلاشهای اولیه آنها با شکست مواجه شده بود، اما با دقت از هر شکست درس گرفتند و تکنیکهای خود را برای رسیدن به طرحهای پایدارتر و مؤثرتر اصلاح کردند.»
سلامه در این پژوهش به تکامل تاریخی اهرام مصر اشاره میکند که پیش از سال ۳۱۰۰ پیش از میلاد با سازههای سادهتری موسوم به «مصطبه» (Mastaba) آغاز شده و پس از آن در حدود ۲۶۵۰ پیش از میلاد، به نمونههای پیشرفتهتری مانند «هرم پلکانی جوزر» رسیده است. نمونههایی مانند «هرم خمیده» در دهشور (حدود ۲۵۰۰ پیش از میلاد) نیز هرمهای نوع بعدی محسوب میشوند و بناهای متعددی که فرو ریختهاند، نشان میدهند که همه پروژهها با موفقیت همراه نبودهاند. او میگوید:
«این نمونهها نشان میدهند که سازندگان بناها چگونه زوایای شیب ایدهآل را از طریق آزمون و خطای عملی اصلاح کردهاند.»
ساختار داخلی هرم بزرگ جیزه و مقاومت در برابر زمینلرزه
زمانی که هرم بزرگ ساخته شده، معماران مصری تا حد زیادی به روشهای ساخت بنا مسلط شده بودند. برای درک بهتر قدرت کلی این سازه، تیم سلامه ارتعاشات ۳۷ نقطه در داخل و اطراف هرم را اندازهگیری کرده است. آنها متوجه شدهاند که اکثریت قریب به اتفاق ارتعاشات (۷۶ درصد) در داخل هرم در محدوده ۲.۰ تا ۲.۶ هرتز ثبت شده است که این موضوع نشان میدهد تنش مکانیکی (فشار وارد بر سازه در اثر نیروهای بیرونی) بهطور یکنواخت در سراسر سازه توزیع میشود.
این توزیع یکنواخت در زمان زمینلرزه حیاتی است؛ چرا که مانع از تمرکزِ ناگهانیِ فشار در یک نقطه خاص و در نتیجه جلوگیری از ترکخوردگی یا فروپاشی موضعی هرم میشود.
درهمینحال، خاک مجاور هرم فرکانسی در حدود ۰.۶ هرتز داشته است. تیم سلامه معتقد است که این تفاوت بزرگ در فرکانسها احتمالاً به هرم کمک کرده تا در خلال زلزلهها اثر افزایش لرزشها میان خاک و خود سازه را کاهش دهد. همچنین هرم بزرگ بر روی سنگ آهک بنا شده که خطر آسیبهای لرزهای را پایین میآورد.
علاوهبراین، هرم در برابر هرگونه تقویت احتمالی فعالیتهای لرزهای در زیر زمین، بهطور قابلتوجهی مقاوم است. به گفته محققان «اتاق زیرزمینی» (عدد 3 در تصویر) در بستر سنگی زیرین آن کنده شده و هیچ فرکانس تقویتشدهای در آن وجود نداشته است. میزان فرکانسها نیز معمولاً با افزایش ارتفاع، بیشتر میشدند و در «اتاق پادشاه» (عدد 10 در تصویر) که کمی بالاتر از مرکز هرم است، به حداکثر میرسیدند.
بااینحال، ضریب تقویت فرکانس در «اتاقهای کاهش فشار» در واقع کمتر از اتاق پادشاه است. این موضوع نشان میدهد که سازندگان، اتاقهای کاهش فشار (عدد 11 در تصویر) در بالاترین بخش را به عنوان محافظی در برابر آسیبهای ساختاری تعبیه کردهاند.
برای درک بهتر ساختار درونی هرم، اتاق زیرزمینی (عدد ۳) که در بستر سنگی پی بنا کنده شده، وظیفه اتصال هرم به لایههای زمین را برعهده دارد. در قلب سازه، اتاق پادشاه (عدد ۱۰) قرار دارد که به عنوان هسته مرکزی هرم شناخته میشود و بالاترین فشار را تحمل میکند. درست در بالای این اتاق، اتاقهای کاهش فشار (عدد ۱۱) تعبیه شدهاند که با ساختار مهندسی خاص خود، مانع از تمرکز تنشهای ساختاری شده و به عنوان ضربهگیر عمل میکنند.
هرچند این شواهد شگفتانگیز بهنظر میرسند، اما محققان گفتهاند نباید اینطور تصور کرد که معماران مصری با تکیه بر علم مدرن مهندسی زلزله، این سازه را طراحی کردهاند. به گفته سلامه، هرچند هرم بزرگ به شکل خارقالعادهای در برابر زمینلرزه مقاوم است، اما این پایداری احتمالاً نه یک هدف آگاهانه، بلکه محصول جانبیِ دقت و مهارت بالای آنها در طراحیهای معماری بوده است. در واقع، این بنا نتیجه «شهود مهندسی» و سنتِ دیرینه آزمون و خطای مصریان در طول نسلها است.
شواهد این تحقیق در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است.