Теория и эксперимент Давидовица. Анализ блоков. Неутешительный вывод. Минойский бетон. Водостойкий резервуар
Египетские пирамиды всегда притягивали людей, предлагающих - вежливо говоря - пограничные теории их создания. Несмотря на то, что десяток фараонов потратили больше столетия на совершенствование методов строительства, необходимых для возведения пирамид, некоторые люди все еще не могут поверить, что древние египтяне построили эти замечательные памятники без какой-либо таинственной помощи. Некоторые предполагают, что в строительстве пирамид участвовали инопланетные создания (их самое популярное местонахождение - это звёздное скопление Плеяд), в то время как другие предпочитают помощь тех, кто выжил на «затонувшем континенте» Атлантиде. Многие уважаемые египетские официальные лица предпочитают назвать такие теории, как «вносящие сумятицу», а не «пограничные»; так как последние предполагают, что эти сценарии имеют хотя бы что-то основанное на истине, а другие - на фантазиях. «Вносящие сумятицу», по-видимому, является лучшим названием для описания теорий, включающих в себя инопланетян или Атлантиду.
Где-то по середине между "вносящими сумятицу" и более широко принятыми теориями о возведении пирамид находится гипотеза об отливке бетонных блоков, предложенная двумя вполне респектабельными мужчинами с внушительными научными дипламами. Ни Мишель В. Барсум, профессор материаловедения в Университете Дрекселя в Филадельфии, ни инженер-химик Джозеф Давидовиц, глава Института геополимеров (природных полимеров) в Сент-Квентине, Франция, не выступали с бредовыми идеями. Тем не менее, эти двое мужчин подлили масла в огонь одного, возможно, из самых горячих споров в египтологии сегодня: они заявили что основные части пирамид были построены из бетона, а не из известняка, как считают многие археологи и историки.
Всё это начал Давидовиц - еще в начале 1980-х годов он предположил, что некоторые из камней Великой пирамиды, которые он исследовал, скорее похожи на бетон, чем на известняк. И не просто какой-то конкретный вариант: а экологичную версию «геополимера». Освежим воспоминания о химии в средней школе: полимер представляет собой длинную молекулярную цепь, которая придает прочность и/или стабильность химическому соединению. Одним из примеров геополимера - природного полимера, добываемого из земли, является нефть. Согласно Давидовицу, его геополимерный бетон, который как он утверждает, первыми обнаружили египтяне, состоит из раствора щёлочи, натра (карбонат натрия), и воды, и служит он для растворения глины, богатой алюмосиликатами. (Алюмосиликаты представляют собой минеральную форму алюминия и кремния, которые служат в качестве вяжущего в бетоне). В этот суп добавляют дроблёный известняк и немного извести, которые затем тщательно перемешивают и оставляют сушить до загустения раствора до состояния влажного песка. В это время растворённые алюмосиликаты перекресталлизуются с образованием более прочной кристаллической структуры. Полученная «грязь» трамбуется в деревянную форму точно так же как и при производстве глинобитных кирпичей, только форма используется гораздо более крупная. Результатом является блок видом и текстурой, очень похожий на камень. Демонстрацию процесса можно просмотреть https://vimeo.com/1657432 . (Чтобы усилить представление о процессе, Давидовиц одел своих рабочих в египетскую одежду).
Гипотеза Давидовица изобретательна и создаёт интригу. Он полагает, что мягкий известняк с высоким содержанием глины добывали вблизи плато Гизы, затем размешивали в воде, добавляя известь и натр (натр использовался египтянами для мумификации) и выдерживали в больших бассейнах или хранилищах, питаемых Нилом. Затем бассейны оставляли для испарения, и получали на дне влажную грязеобразную массу - древний эквивалент свежей бетонной смеси. Эта смесь переносилась на место строительства пирамиды в корзинах, где он утрамбовывался в формы. Через несколько дней бетон затвердевал, образуя строительный блок пирамиды. Давидовиц утверждает, что группа рабочих из десяти человек может сделать десяток крупных блоков в течение нескольких дней. Поскольку блоки отливались на месте, для создания пирамид не требовалось сложного подъемного оборудования или рычагов. Используя свои умения, египтяне сохранили миллионы человеко-часов при строительстве пирамид. Давидовиц подробно объясняет свою теорию в книге в соавторстве с Марджи Моррис под названием «Пирамиды: загадка разгадана». Его повествование о египетской инженерии, которое требует пересмотра существующих теорий строительства пирамид, является убедительным и тревожным. Если объяснение Давидовица правильно, придётся пересмотреть историю Египта, переписать бесчисленные книги об его архитектурном величии и, конечно же, отказаться от многочисленных документальных фильмов о строительстве в древнем Египте. И может ли кто-нибудь когда-нибудь снова смотреть, как иудейские рабы изо всех сил пытаются построить памятник фараону Рамсесу в «Десяти Заповедях» Сесила Б. Демилла, не качая головой и на бормоча неодобрительные замечания?
Отложив на некоторое время в сторону египетские строительные техники, бетонный бетон, созданный или воссозданный Давидовицем, кажется, имеет большие перспективы. Полученный бетон имеет большую прочность на сжатие и требует только очень небольшого количества извести и никакого клинкера. Если мы предположим, что его недостатки могут быть устранены - этот бетон не является водостойким и начинает разваливаться при погружении в воду через две недели - этот бетон-геополимер может существенно сократить потребление энергии на производство бетона, и уменьшить загрязнение окружающей среды, вызываемое производством цемента.
Египтологи горячо оспаривают теорию Давидовица. Они говорят, что нет исторических данных, подтверждающих эту технологию строительства, и что инженеры уже изучили карьеры известняка вблизи Гизы и подсчитали, что количество вывезенного камня было примерно равно тому, которое использовалось для возведения всех сооружений в этом районе. Что касается сходства геополимерного бетона с известняком - по крайней мере на первый взгляд, то даже стандартный бетон напоминает различные виды известняка и даже некоторые виды гранита.
Перепалка продолжалась до 2004 года, когда египтянин Мишель Барсум отправился в путешествие к пирамиде Хуфу, во время своих каникул. Погуляв вокруг памятника, он заметил, что несколько каменных блоков больше похожи на бетон, чем на известняк. Выбрав несколько разных блоков, он отбил несколько кусков с помощью молотка, поместил фрагменты в пластиковый пакет и привёз их обратно в университет Дрекселя, для изучения. Барсум не должен был отбирать образцы таким способом, но он знал, что получение официального разрешения было бы длинным и нудным занятием. Была также большая вероятность, что его запрос мог быть отклонён. Работающий тогда государственный министр по делам древностей Египта Захи Хавасс правил в своей вотчине железным кулаком и очень настороженно относился к предоставлению разрешений на работу. (Хавасс, которого никогда не обвиняли в скромности, появляется, по-видимому, в каждом современном телевизионном или документальном фильме о древнем Египте.)
Изучив фрагменты под микроскопом, Барсум обнаружил кристаллизацию обычно встречающуюся в бетоне, а не в известняке. Геолог из Колумбийского университета Дэвид Уокер согласился, что проведённое микроскопическое исследование «определённо выявило то, чего вы не ожидаете обнаружить в обычном известняке». Для Барсума это дало указание на то, что за двадцать пять сотен лет до того, как римляне начали использовать бетон, египтяне уже использовали его в больших масштабах для строительства пирамид. В отличие от Давидовица, Барсум полагает, что бетонные блоки не использовалась во всей пирамиде, а только на её внешней части, как основание для внешних полированных блоков известняка.
Из-за противоречивого характера своих выводов, Барсум не мог опубликовать свою статью в научном издании. В конце концов, она была напечатана в выпуске журнала «Американское керамическое общество» за декабрь 2006 года. В конце ноября когда журнал начал поступать к подписчикам, Барсум начал говорить со СМИ. Он даже сделал слайд-шоу, чтобы объяснить свою работу, в которой он показывает изображения в микроскопе, в которые показано отличие кристаллизационной формы бетона и известняка. Барсум также указывает на фотографии, которые показывают, что блоки пирамиды подходят друг другу так точно, что между ними даже не возможно просунуть лист бумаги. Это, утверждает он, типичный литой бетон, такой точности резки камня невозможно достичь относительно мягкими медными инструментами, которые использовали египтяне. Профессор материаловедения в Массачусетском технологическом институте Линн Хоббс был заинтригован работой Барсума и поручил своим ученикам задачу создания мелкомасштабной пирамиды с использованием геополимерного бетона. Проект был завершен без каких-либо трудностей, продемонстрировав, что такая технология, безусловно, возможна.
Естественно, Джозеф Давидовиц был рад видеть, что его первоначальная гипотеза, по-видимому, подтвердилась. Талантливый и неутомимый публицист Давидовиц создал новый шквал пресс-релизов, статей и онлайн-видео о своей теории и указал на данные Барсума и модельную пирамиду Хоббса в качестве параллельных доказательств.
Нельзя не восхищаться количеством доказательств, которые Давидовиц привёл в поддержку своей теории. Проведённый им единственный эксперимент, который он описывает в книгах и газетах, кажется почти безупречным. К сожалению, почти все доказательства, на которые указывает и он и Барсум, либо вводят в заблуждение, либо ошибочны, либо совершенно неправдивы. Это теория, не сомотря на то что она выстроена весьма умно, игнорирует море фактов, которые ей противоречат. Известняковых месторождений, богатых глиной («мергель»-известковая глина) вблизи Гизы не существует, хотя возможно, что несколько тысяч лет назад какие-то и существовали, и не было обнаружено ни одного бассейна, который мог бы использоваться для приготовления бетона. По близости не существует месторождений натрия или каких либо других археологических свидетельств, которые могли бы поддержать гипотезу Давидовица. Независимые ученые тщательно протестировали образцы кернов из камней памятников и сравнили их с геополимерным бетоном Давидовица. Сходства они не обнаружили. Многие из блоков на пирамиде, даже после веков выветривания, имеют четкие следы того, что они были доставлены из каменоломни. Это, несомненно, известняк, и, несомненно, тот же самый известняк, который найден в карьере близ Гизы. Что касается точно подогнанных блоков каменной кладки, которые видны на египетских пирамидах, такая мастерская работа с камнем вряд ли уникальна. Резчики по камню майя и инков в доисторической Америке достигали такой же точности, используя инструменты, более примитивные, чем у египтян. Наконец, следует помнить, что погребальная камера Хуфу в пирамиде построена из гранита, а гранит гораздо труднее вырезать, чем известняк, особенно примитивными инструментами. Тем не менее, египтянам удалось это сделать.
А что же насчет образца Барсума из Великой пирамиды, который, кажется, идентифицирует его как искусственный камень? Это может быть искусственный камень или бетон. Египетские памятники были подвергнуты крупным реставрационным проектам со времен фараонов и в римский период. Бетонные блоки использовались и в современную эпоху, чтобы заполнить некоторые проломы, оставленные мародёрами, растаскивающими блоки гробниц в средние века. Захи Хавасс считает, что именно они и были источником для образцов Барсума: «Я бы задал доктору Барсуму вопрос: где он взял образцы, с которыми он работает, и как он может показать, что эти образцы не были взяты из блоков реконструированных в наше время?"
Барсум и Давидовиц, по-видимому, решили отстоять свою позицию, перейдя к крепкой обороне. Введите в поиск в Интернете «бетонные пирамиды», и вы получите гору ссылок на материалы, которые взяты с их веб-сайтов, или из постоянных интервью, которые они скармливают репортерам, или из официальных опровержений, от которых были оставлены только те вопросы, которые журналисты задавали "альтернативным" учёным. Это кибер-версия дебатов, в которых одна сторона спокойна говорит, а другая орёт в мегафон. К сожалению, отказ Давидовица уступить в этом продолжающемся споре нивелирует его образцовую работу по разработке экологически чистого бетона, который также обладает высокой прочностью на сжатие. Потенциальное сбережение энергии и связанное с этим уменьшение загрязнения окружающий среды при производстве геополимерного бетона Давидовица более важны для общественных интересов, чем его попытки поддержать увлекательную, но глубоко ошибочную теорию о том, как были построены пирамиды.
Минойцы и греки
К концу третьего тысячелетия до н.э. в портах всего Восточного Средиземноморья начали появляться моряки из острова Крит алчно разыскивая товары для торговли. Они овладели искусством строительства небольших и достаточно прочных кораблей, способных плавать на большие расстояния и перевозить тонны грузов. Это дало им решающее торговое преимущество перед другими народами, которые жили на левантийском побережье. Эти моряки в конечном итоге и создали торговую империю с колониями и торговыми представительствами во всем регионе. Мы называем людей этого канувшего в лету королевства минойцами в честь легендарного короля Миноса, который, как сообщается, когда-то правил островом Крит. По правде говоря, мы не знаем как они сами себя называли.
Торговля не только принесла минойцам богатство, но, что более важно, обогатила их искусство и науки открытиями многих народов, с которыми они вступали в контакт. Эти навыки и искусства были адаптированы, а затем усовершенствованы минойцами. К 1700 году до н.э. минойцы были одним из самых развитых в культурном отношении народов мира. Они строили огромные дворцы с лабиринтами комнат и залов, которые, вероятно, послужили основой греческих мифов о лабиринте минотавра, монстра из полубыка и полубога, преследовавшего афинского героя Тесея. Минойцы обладали удивительно сложной системой дренажа и канализации и наслаждались горячей и холодной проточной водой в своих домах и туалетах. И эти удобства распространялись не только на членов царских семей, но также использовались относительно большим средним классом. Как и в современных западных обществах, женщины носили одежду, которая подчеркивала их красоту, а не прятала ее. Женщины также, похоже, обладали равным социальным статусом с мужчинами, и они, безусловно, преобладали в клане священников этого острова. Сохранившиеся настенные росписи минойцев прекрасны и совершенно не похожи на жесткую и обычно угрожающую религиозную и политическую живопись, которую можно увидеть в месопотамской и египетской цивилизациях. В этих фресках мы видим очаровательные сцены повседневной жизни. Похоже, их художники любили творить красоту ради красоты. Нельзя не предположить, что минойцы стали бы доминирующей западной культурой, если бы не подверглись одному из самых колоссальных извержений вулканов, которые произошли в истории человечества.
Примерно в 1640 году до н.э., крупный форпост минойской цивилизации, был уничтожен. Вулкан на острове Санторини (называемый греками Тера) взорвался и произошло сильнейшее извержение. Произошол выброс примерно 603 кубических километров горных пород и пепела в атмосферу, в шесть раз больше, чем при извержении Кракатау 1883 году. Санторини мгновенно превратился из большого острова в несколько мелких. Ни одно живое существо в пределах видимости острова не имело возможности выжить. Взрыв вызвал массовое цунами, возможно, на 50 или более метров в высоту, намного больше того, которое было вызвано в результате землетрясения в Индонезии в 2004 или в Японии в 2011 годах. Поскольку Крит образует большую часть южного края островов, окружающих залив, в котором находится Санторини, минойские порты получили наибольших ущерб от цунами и были уничтожены. Большинство людей, которые не убежали наверх в горы, вероятно, утонули или были раздавлены обломками разбитых кораблей, доков и складов. Хотя выжившие минойцы смогли восстановить свою культуру, их население значительно сократилось а материальное благополучие подошло к концу. Очевидно, их военная мощь также значительно уменьшилась. Вскоре после этого греки с севера начали селиться на острове, силой или мирным путем, мы не знаем. Минойская культура постепенно исчезла, и только имена некоторых из их богов и поселений сохранились в греко-римские времена. Их язык, сохранившийся в нескольких надписях, называемый археологами «Линейный А», остается нерасшифрованным.
Хотя исчезновение минойской цивилизации, несомненно, изменило ход истории, оно не относится к основному вопросу, который мы здесь рассматриваем. Что нас волнует, так это то, что минойцы создали достаточно крепкий бетон. В прошлом, задолго до того, как современные люди жили на Крите, вулкан, который уничтожил эту цивилизацию, уже несколько раз извергался и каждое извержение покрывало острова восточного Средиземноморья толстым слоем пемзы и золы. Этот вулканический «грунт», богатый алюмосиликатами, позже станет известен как «пуццолановая почва», название, полученное от города Поццуоли в Италии, неподалёку от которого находится Везувий который периодически извергал вулканическую пемзу на протяжении тысяч лет (самое известное извержение которого уничтожило римские города Помпеи и Геркуланум в 79 году н.э.). Инженеры теперь называют такие ингредиенты в бетоне и растворах, как «пуццолановые» или «пуццоланы». Зола-уноса (зола на угольных электростанциях) и большинство обжиговых глин также богаты алюмосиликатами и также классифицируются как пуццолановые. Богатый алюмосиликатами вулканический порошок не нужно обжигать, потому что природа уже обожгла его, и поэтому его можно использовать прямо как он есть. Когда пуццоланы смешивают с известью, при добавлении воды происходит замечательная трансформация: два активных ингредиента объединяются в создании гораздо более прочного и долговечного материала. Этот материал не только водонепроницаем и устойчив к выветриванию, но может использоваться под водой, в отличии от растворов и бетонов где в качестве вяжущего выступает известь, которым требуется доступ воздуха для процесса гидратации. По этой причине бетоны и растворы с такими свойствами называются «гидравлическими», а пуццолановая добавка называется «гидравлическим веществом» или «гидравлической добавкой». Пуццолана - это то, что отличает римские, натуральные и современные бетоны от известкового бетона используемого в течение тысяч лет со времён неолита.
То, что минойский бетон был не таким сложным, как поздние бетоны, объясняется тем, что их строители все еще экспериментировали с материалом, иногда выбирая глину вместо песка в качестве одного из ингредиентов. Несомненно, им нравились более пластичные качества глины, более высокая пластичность раствора и более медленный период схватывания. Минойцы использовали различные бетоны для полов, фундаментов и для изготовления водостойкой штукатурки. Они также замуровали некоторые из их терракотовых дренажных и канализационных труб в этот бетон, возможно, чтобы предотвратить их поломку во время землятресений (Крит регулярно подвергается сильным землетрясениям). К сожалению, как только минойцами стало расширяться использование бетона в семнадцатом веке до нашей эры, их империя пострадала от извержения Санторини.
Простой резервуар
Где-то около 700 г. до н.э. на острове Родос была построена большая прямоугольная каменная цистерна в городе Камирос ("Камеирос" по гречески). В это время Камирос был главным городом Родоса и был известен как место рождения Пейсандера, поэта, чей эпос Гераклея, о подвигах Геркулеса, занял достойное место среди произведений Гомера и Гесиода. Цистерна имела ёмкость 605 600 л воды, достаточную для обеспечения водой четырехсот семей. Уникальность этой цистерны заключается в том, что связующим агентом был гидравлический раствор, состоящий из извести, пуццоланового грунта и песка. Это самый ранний известный нам настоящий гидравлический раствор, по существу, до-римский бетон без тяжелого заполнителя. Неизвестно, понимали ли местные каменщики уникальные свойства этой смеси, но ее гидравлическая природа была, безусловно, идеальной для строительства резервуара. В течение веков, как известно, кладочники и каменщики были весьма сдержанны в раскрытии составов своих растворов. Эта секретность ремесла, освященная в многочисленных историях, сохранилась до настоящего времени. Если масоны в древнем Камиросе действительно поняли, что у них есть что-то особенное, вероятно, они сохранили это для себя, потому что мы не видим подобного вида раствора, который бы использовался греками в любой из доримских строительных площадок. Кажется, что этот раствор исчез после возведения резервуара. Камирос дважды разрушался землетрясениями до нашей эры и, в конечном итоге, был покинут. Возможно, последний каменщик или несколько, которые знали формулу раствора, погибли во время землетрясения, а их цеха погребли под собой их останки. Этого мы никогда не узнаем. Мы знаем, что аналогичный продукт был обнаружен спустя столетия на итальянском полуострове, недалеко от Неаполитанского залива. Древние римляне были первыми, кто распознал весь потенциал этого нового материала. И они использовали его для создания самых впечатляющих и долговечных сооружений в мире.