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每日迷思：从数学角度算一遍，建造金字塔需要多少人？

百家作者：大数据文摘 2020-06-07 14:14:26

大数据文摘出品

来源：IEEE

编译：朱科锦

吉萨金字塔（Great Pyramid of Giza）建成以来已经过去了约4,600年，经历了历史的考验，该塔结构非常完整。

从数学角度上看，吉萨金字塔是一个具有规则多边形底面的多面体，体积约260万立方米，原始高度为146.6米，包括现已丢失的棱锥或顶石。或许我们永远都不能准确地知道金字塔的建造方式，但是即使如此，我们可以放心大胆地估算建造金字塔所需要的人数。

首先，我们必须把金字塔的建造周期限制在20年左右，这也是下令建造金字塔的法老王Khufu的统治时长。Herodotus在金字塔建成21个多世纪以后得知，100,000名劳工帮派必须每年工作三个月，才能在20年内完成建造。1974年，德国出生的英国物理学家Kurt Mendelssohn认为劳动力包括了70,000名季节性工人和多达10,000名永久性泥瓦匠。

但他们高估了所需的工作人数。

我们可以用简单的物理学原理进行更准确的估算。金字塔的势能（将质量提升到地面以上所需的能量）只是重力，质量和质心（存在于金字塔中高度的四分之一）引起的加速度的乘积。

我们无法准确计算金字塔的质量，因为它取决于用于建造结构的Tura石灰石和砂浆的特定密度。我假设平均每立方米质量为2.6公吨，因此总质量约为675万公吨。计算得出，金字塔的势能约为2.4万亿焦耳。

为了维持基础代谢率，一个70公斤（154磅）的人每天需要大约7.5兆焦耳；稳定的消耗将使这个数字至少增加30％。大约20％的增加将转化为有用的工作，相当于每天约450千焦耳，可能存在不同的假设方法，但这些方法没有根本的区别。

将金字塔的势能除以450 kJ意味着建造金字塔需要一个人工作530万天。如果一个工作年包括300天，那将意味着一个人需要工作将近18,000年，将这些工作分散到20年里，意味着需要约900名工人。

我们可能需要类似数量的工人才能将石头放置在上升的结构中，然后使覆面砖光滑（许多内部积木只是粗切的）。为了在20年内切割260万立方米的石材，该项目将需要约1,500名采石场的工人一年工作300天，人均生产0.25立方米的石材。这样一来，建筑工人的总数将约为3,300名工人。

即使我们将这个数字增加一倍来包括设计师，组织者和监督者以及运输，工具维修，现场房屋的建造和维护以及烹饪和洗衣工作所需的劳动力，总数仍将少于7,000名工人。

在金字塔建造期间，旧王国的总人口为150万至160万，因此，这样的劳动力需求对于该国的经济不会造成严重的负面影响。金字塔工程的主要挑战是组织劳动力，不间断的建筑用石供应以及在吉萨工地为劳工帮派提供住房，衣服和食物。

上个世纪90年代，考古学家发现了一个供工人使用的公墓，一个用来安置后建造的两个金字塔的建造者的定居点的地基。这表明在那里居住的人口不超过20,000人。在吉萨遗址之后人们迅速建造了另外两座金字塔（针对胡夫的儿子卡夫尔，始于公元前2520年，以及针对门考尔，始于公元前2490年），这表明早期埃及人很快掌握了金字塔的建造：其余的金字塔只是旧王国的设计师，管理者和工人的另一系列的建筑项目。

一旦开始进行构建，构建过程将变得更加容易，这对于那些担心我们的糟糕的基础设施状况的人们来说是一个有用的教训。

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https://spectrum.ieee.org/tech-history/heroic-failures/how-many-people-did-it-take-to-build-the-great-pyramid

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