Технологии строительства пирамид в Древнем Египте читать ~14 мин.

Пирамиды Древнего Египта остаются одними из самых впечатляющих архитектурных достижений человечества. Великая пирамида Хуфу в Гизе, построенная около 2560 года до н.э., первоначально достигала высоты более 146 метров и состояла из примерно 2,3 миллиона блоков известняка и гранита, каждый из которых весил в среднем более двух тонн. Понимание методов, использованных древними строителями для создания этих монументальных сооружений, основано на археологических находках, анализе инструментов, изучении следов обработки камня и исторических записях.

Древние египтяне применяли сложную систему технологий, которая охватывала все этапы строительства — от добычи камня в каменоломнях до точной установки блоков на высоте. Эти методы демонстрируют глубокие познания в инженерии, математике и организации массового труда. Около 318 пирамид было построено на территории Египта и Судана, что свидетельствует о постоянном совершенствовании строительных приёмов на протяжении столетий.

Добыча камня в каменоломнях

Большинство пирамид строилось преимущественно из известняка, гранита и других местных материалов. Основные блоки добывались из каменоломен на плато Гиза, расположенных непосредственно к югу от пирамид, в области, известной сегодня как Центральное поле. Использовался особый тип нуммулитового известняка, образованного из окаменелостей доисторических морских организмов, чьи дисковидные формы до сих пор можно увидеть в некоторых блоках пирамид при внимательном осмотре.

Белый известняк более высокого качества, применявшийся для облицовки, транспортировался лодками через Нил из каменоломен Туры, расположенных на восточном берегу реки примерно в 10 километрах к юго-востоку от плато Гиза. В 2013 году были обнаружены папирусы, известные как дневник Мерера, написанные надзирателем поставок известняка из Туры в Гизу на 27-м году правления Хуфу. Гранитные блоки доставлялись из Асуана, находящегося более чем в 900 километрах к югу. Самые крупные из них весили от 25 до 80 тонн и использовались для потолков «Камеры царя» и разгрузочных камер над ней.

Процесс добычи камня был трудоёмким и требовал специальных знаний. Рабочие размечали блоки с небольшими промежутками между ними, достаточными для прохода работников, которые вырезали блоки. Для резки камня использовались медные кирки и зубила, гранитные молоты, долеритовые и другие твердокаменные инструменты. Медь была основным металлом для изготовления инструментов в эпоху Древнего царства, несмотря на её относительную мягкость.

Древнеегипетские каменотёсы применяли технику вырубания канавок в природных каменных поверхностях, вставляя в них деревянные клинья, которые затем пропитывали водой. По мере впитывания воды клинья расширялись, откалывая пригодные для работы куски камня. После того как блоки были вырезаны, их обрабатывали медными зубилами и каменными киркам до необходимого размера, чтобы не транспортировать излишний вес.

Инструменты и технологии обработки

Медные инструменты эпохи Древнего царства, обнаруженные в рабочей деревне Гизы, дают представление о технологиях обработки камня. В 1970-х годах было найдено 15 инструментов, принадлежавших металлургам, прядильщикам, плотникам, рыбакам и каменотёсам, работавшим над пирамидой. Недавний анализ этих инструментов, проведённый командой учёных, показал их размеры от 2,5 до 7 сантиметров в длину.

Следы инструментов, сохранившиеся на стенах мягкокаменных каменоломен, таких как песчаниковые карьеры в Гебель-эль-Силсиле, указывают на использование заострённых медных кирок, топоров или молотов во времена Древнего и Среднего царств. С XVIII династии начали применять зубила с остриём, приводимые в действие молотком. Однако эта техника была непригодна для извлечения более твёрдых пород, таких как гранит.

Для работы с гранитом древние египтяне использовали медные свёрла и пилы в сочетании с кварцевым песком. Британский египтолог Денис Стокс провёл серию археологических экспериментов, которые показали, что медные инструменты быстро изнашивались бы при прямой работе с гранитом без вспомогательных средств. Он экспериментировал с добавлением кварцевого песка, который засыпался между режущей кромкой сверла и гранитом, чтобы острые кристаллы придавали сверлу необходимую способность проникать в породу. Этот метод оказался практичным решением, так как не требовал специальных зубьев на инструментах каменщиков, только хорошие запасы пустынного песка.

Транспортировка материалов

Перемещение массивных каменных блоков от каменоломен до строительной площадки представляло серьёзную инженерную задачу. Древние египтяне разработали несколько эффективных методов транспортировки, которые использовали как сухопутные, так и водные пути. Река Нил играла центральную роль в логистике строительства, особенно для доставки материалов на большие расстояния.

Исследования, опубликованные в 2022 году, подтвердили существование ныне исчезнувшего рукава Нила, известного как ветвь Хуфу, который протекал вдоль западного берега реки и значительно облегчал транспортировку огромных блоков к пирамидному комплексу Гизы. Анализ пыльцы из образцов почвы позволил учёным проследить исторические колебания этой ветви на протяжении последних 8000 лет. Результаты показали, что ветвь Хуфу, которая полностью высохла около 600 года до н.э., поддерживала высокий уровень воды во время правления Хуфу, Хафры и Менкаура, облегчая транспортировку строительных материалов к пирамидному комплексу.

Гипотеза о речном портовом комплексе предполагает, что строители пирамид прорезали западную дамбу ветви Хуфу и углубляли бассейны до глубины реки, чтобы использовать ежегодный подъём воды на 7 метров во время разлива как своего рода гидравлический подъёмник. Таким образом, более высокие уровни воды достигали основания плато Гиза, позволяя транспортировать припасы и строительные материалы непосредственно к пирамидному комплексу.

Для сухопутной транспортировки блоки размещали на деревянных санях. Многочисленные сцены на стенах храмов изображают использование саней на суше и на лодках с тяжёлыми грузами, закреплёнными на них. Путь, по которому двигались сани, подготавливали, используя слой нильского ила, чтобы облегчить перемещение. Экспериментальные исследования показали, что поливание песка водой значительно снижало трение и облегчало скольжение саней. Древнеегипетская надпись даже упоминает использование воды для облегчения движения саней.

Системы рамп и подъёмные механизмы

После доставки блоков к месту строительства требовалось поднять их на всё возрастающую высоту пирамиды. Наиболее распространённая теория предполагает использование системы рамп, хотя точная конфигурация этих рамп остаётся предметом научных дискуссий. Археологические находки 2018 года в Хатнубе, каменоломне в Восточной пустыне Египта, обнаружили сложную систему рамп, датируемую 4500 лет назад.

Эта рампа использовалась для транспортировки массивных алебастровых блоков под крутыми углами во время строительства пирамид. Система состояла из центральной рампы, фланкированной двумя лестницами с многочисленными отверстиями для столбов. Используя сани, несущие каменный блок и прикреплённые верёвками к деревянным столбам, древние египтяне могли вытягивать алебастровые блоки из каменоломни по очень крутым склонам с уклоном 20 процентов и более. Верёвки позволяли рабочим умножать свои усилия, делая возможным подъём саней вверх по рампе, даже когда сани были нагружены камнем весом в среднем 2,5 тонны.

На основе меток инструментов и надписей исследователи сопоставили возраст и строительство рампы с правлением Хуфу, фараона, который приказал построить Великую пирамиду. Это открытие показало, что камни поднимались под гораздо более крутым углом, чем предполагалось ранее. Существует несколько версий конфигурации рамп, каждая со своими преимуществами и недостатками.

Теория прямой рампы предполагает, что массивная линейная рампа строилась от земли до пирамиды, и рабочие тащили тяжёлые камни вверх по рампе для их установки. Это прямолинейная концепция, соответствующая древнеегипетским знаниям в инженерии, однако рампа была бы почти такой же большой, как сама пирамида, требуя огромных ресурсов и пространства. Теория зигзагообразной рампы предполагает рампу, извивающуюся вдоль сторон пирамиды. Такая конструкция потребовала бы меньше материала и пространства по сравнению с прямой рампой, была бы более практичной и её было бы легче демонтировать после завершения строительства.

Третья версия — теория спиральной рампы, которая обвивается вокруг пирамиды по мере её роста. Это эффективное решение, сохраняющее доступность пирамиды на всех уровнях во время строительства, однако археологических свидетельств в поддержку этой идеи мало. Французский архитектор Жан-Пьер Уден разработал теорию внутренней рампы, которая предполагает спиральную рампу внутри пирамиды. Однако эта теория не объясняет, как рампы были покрыты, и требует, чтобы облицовочные камни устанавливались на каждом уровне по мере продвижения работ вверх.

Помимо рамп, древние египтяне использовали систему рычагов для подъёма блоков. Исследования показали, что применялась конструкция наклонной клетки-рычага, состоящая из рычагов и пола, образующих ферменную конструкцию, напоминающую клетку. Эта клетка могла быть нагружена, и путём наклона в одну сторону и подпирания другой, попеременно в противоположных направлениях, клетку в целом можно было поднимать. Пространство, необходимое для использования такой наклонной рычажной клетки, создавалось путём формирования временных ниш на определённых ступенях пирамиды, расположенных друг над другом. Эти последовательные ниши образовывали гигантскую лестницу для использования наклонной рычажной клетки.

Организация рабочей силы

Строительство пирамид требовало огромных трудовых ресурсов и сложной организационной системы. Вопреки распространённому мнению о рабском труде, современные исследования показывают, что значительная часть рабочей силы состояла из квалифицированных мастеров, работавших посменно в сезон разлива Нила, когда сельскохозяйственная деятельность была минимальной. Гробницы надзирателей содержат надписи, касающиеся организации и контроля рабочей силы, которые подтверждают, что работа была организована по испытанным линиям, предназначенным для сведения огромной рабочей силы и их почти непосильной задачи к управляемым пропорциям.

Рабочая сила делилась на бригады примерно по 2000 человек, затем подразделялась на названные отряды по 1000 человек. Эти отряды делились на филы примерно по 200 человек. Наконец, филы разделялись на подразделения, возможно, по 20 рабочих, которым выделялась собственная конкретная задача и свой руководитель проекта. Таким образом, 20 000 человек могли быть разделены на эффективные, легко контролируемые единицы, и кажущийся невозможным проект возведения огромной пирамиды становился достижимой целью.

Филы назывались в честь различных частей лодки, включая Великую (правый борт), Азиатскую (левый борт), Зелёную (нос), Малую (корму) и Последнюю (Хорошую) филу. Название пятой филы неопределённо, но могло относиться к позиции рулевых. Следует отметить, что даже жречество было организовано аналогичным образом. Эти филы затем делились на четыре, или позднее две меньшие группы, которые также имели названия, обычно связанные с их географическим происхождением или иногда связанные с требуемыми навыками или добродетелями рабочих.

Разделение задачи и рабочей силы в сочетании с использованием временных рабочих было типичным египетским ответом на логистическую проблему. Храмовый персонал уже был разделён на пять смен или фил и подразделялся на две дивизии, каждая из которых должна была работать один месяц из десяти. Команды лодок всегда делились на левые и правые бригады, а затем подразделялись; гробницы в Долине Царей украшались по этой системе, также левыми и правыми бригадами.

Точность планирования и измерения

Каждая пирамида проектировалась и размещалась с чрезвычайной точностью. Каждая великая пирамида идеально расположена так, что её стороны точно выровнены по четырём сторонам света. Для того времени их точность поразительна и достигалась последовательным наблюдением за Полярной звездой и использованием отвеса — вертикальной эталонной линии. Каждое место расположения пирамиды должно было быть тщательно оценено и обследовано на предмет дефектов или трещин в коренной породе фундамента. После выбора подходящего места фундамент выравнивался и начиналось строительство.

Базовая египетская система измерений в этот период обычно основывалась на использовании частей тела. Основной мерой длины был локоть — расстояние от локтя до кончика среднего пальца. Эта форма хорошо работала для небольших проектов, но не годилась для такого масштабного сооружения, как пирамида. Поэтому египтяне прибегали к использованию стержня, который был царским локтем. Его длина составляла 52,5 сантиметра, и он использовался для планирования основания каждой пирамиды, чтобы обеспечить его квадратную форму.

Холм образует основание, на котором стоит пирамида. Он был вырезан в виде ступеней, и только полоса по периметру была выровнена, которая, как было измерено, горизонтальна и плоска с точностью до 21 миллиметра. Коренная порода достигает высоты почти 6 метров над основанием пирамиды в месте расположения Грота. Вдоль сторон базовой платформы в коренной породе вырезана серия отверстий, которые, по гипотезе исследователей, удерживали деревянные столбы, использовавшиеся для выравнивания. Некоторые учёные предполагали использование воды для выравнивания основания, хотя неясно, насколько практичной и работоспособной была бы такая система.

Скрепление и установка блоков

После того как блоки достигали пирамиды, рампы из глиняных кирпичей и щебня использовались вместе с верёвками и рычагами для позиционирования каждого блока. Применялся раствор из гипса для помощи в установке каждого блока на место. Этот гипс был мягким, как масло, и изготавливался из гипса и песка. Преимущество гипсового раствора в том, что это медленно застывающий раствор. Пока он застывает, он может действовать как своего рода смазка для уменьшения трения между более крупными блоками. Эта форма раствора до сих пор используется на некоторых строительных площадках в более засушливых условиях.

Внешние слои блоков были связаны между собой раствором. Каждый блок, используемый в пирамиде, был вырезан так, чтобы идеально подходить к соседним камням, что помогало обеспечить стабильность и минимизировать использование раствора. Блоки не были одинакового размера или формы и были обработаны лишь приблизительно. Великая пирамида состоит из примерно 2,3 миллиона блоков. Приблизительно 5,5 миллиона тонн известняка, 8000 тонн гранита и 500 000 тонн раствора было использовано в строительстве.

Внешняя облицовка была тщательно отполированным белым известняком из Туры, который ярко блестел под солнцем. Это не только служило декоративной цели, но и защищало основную структуру. Большая часть этой облицовки была впоследствии снята и использована в других строительных проектах в более поздние эпохи, но некоторые остатки сохранились, демонстрируя высокое качество обработки камня.

Строительство на высоте

Строительство велось ярусным методом, где каждый слой пирамиды строился перед переходом к следующему, облегчая стабильность и поддержку по мере продвижения строительства наружу. Выше в пирамиде строительные блоки имели меньший размер и, следовательно, меньшие каменные слои. Подъёмы этих ступеней были менее высокими, а проступи менее глубокими. Помимо рабочей силы, размер наклонной рычажной клетки, размер ниш и количество ступеней, взятых в пролёте, могли быть соответственно адаптированы, но эти различия не влияли на принцип предлагаемого метода.

Меньшие и, следовательно, более лёгкие камни выше в пирамиде делали горизонтальную буксировку и вертикальную транспортировку с помощью наклонной рычажной клетки легче для рабочих. Самые крупные камни, которые использовались внутри структуры Великой пирамиды для облицовки внутренних пространств и в качестве кровельных блоков для погребальной камеры, также могли быть подняты с использованием описанного выше метода с увеличением количества и масштаба. В случае очень крупных камней несколько деревянных ферменных рычагов могли быть сконструированы и прикреплены к самому камню.

Плотницкие технологии

Деревянные конструкции играли важную роль в процессе строительства пирамид. Древние египтяне были искусными плотниками и применяли сложные столярные техники, включая соединения типа шип-паз. Этот метод соединения использовался для соединения деревянных досок «корабля Хуфу», парусного судна, найденного запечатанным в яме в пирамидном комплексе Гизы эпохи IV династии около 2500 года до н.э.

Соединение типа шип-паз простое, чрезвычайно прочное, и техника может быть масштабирована вверх или вниз по размеру с большим успехом. Для достижения прочного соединения шип должен плотно входить в паз по ширине древесины. Именно эта плотная посадка создаёт трение между сопрягаемыми кусками дерева, которое препятствует разъединению соединения. Эта техника позволяла создавать прочные деревянные конструкции для саней, рамп, рычагов и других механизмов, необходимых в процессе строительства.

Рабочие поселения и инфраструктура

Многие из мастеров, работавших над пирамидой, жили в деревне в Гизе, всего в нескольких шагах от огромного сооружения. Металлурги, прядильщики, плотники, рыбаки и каменотёсы — все требовали инструментов, которые производились и обслуживались в этих рабочих поселениях. Археологические раскопки в рабочей деревне Гизы выявили свидетельства производства инструментов, пекарен, пивоварен и других объектов инфраструктуры, необходимых для поддержки огромной рабочей силы.

Бюрократия реагировала на вызовы строительства пирамид, а строители в полной мере воспользовались эффективной администрацией, которая позволяла им вызывать рабочих, заказывать припасы и распределять задачи. Неслучайно IV династия показывает первый расцвет иератического письма — курсивной, упрощённой формы иероглифики, которая впоследствии использовалась во всех немонументальных писаниях.

Разнообразие технологий

Строительство пирамид включало множество различных технологий, демонстрирующих передовые знания древних египтян в математике и инженерии. Разметка и выравнивание с точным ориентированием по сторонам света были жизненно важны. Строители использовали звёзды и солнце для точного позиционирования пирамиды. Транспортировка камней часто осуществлялась на санях по смазанным поверхностям, таким как песок, смешанный с водой, что уменьшало трение.

Ярусное строительство велось таким образом, что каждый слой пирамиды строился перед переходом к следующему, облегчая стабильность и поддержку по мере продвижения строительства наружу. Вовлекаясь в такие сложные техники, древние египтяне сумели создать некоторые из самых долговечных архитектурных чудес мира.