有趣的物理算法：需要多少人才能建成一座金字塔？_風聞

有趣的物理算法：需要多少人才能建成一座金字塔？

新浪科技 17小時前 BBC之金字塔 第1集 金字塔-紀錄片https://v.youku.com/v_show/id_XMzgxNTYzNjIw.html?spm=a2h0c.8166622.PhoneSokuProgram_1.dposter古埃及吉薩大金字塔建造於 4600 多年前，迄今它仍然保存完好。它是一個正多邊形的多面體結構，體積達到 260 萬立方米，原始高度為 146.6 米。新浪科技訊 北京時間 6 月 11 日消息，據國外媒體報道，建造古埃及金字塔需要多少人力？科學家基於簡單的物理學原理進行粗略計算，發現建造金字塔的人力並非之前估計的那麼多——不超過 7000 人，持續建造 20 年。

古埃及吉薩大金字塔建造於 4600 多年前，迄今它仍然保存完好，正多邊形的多面體結構，體積達到 260 萬立方米，原始高度為 146.6 米，由於其歷史久遠，現在我們可能永遠無法精確知道這座金字塔是如何建造的，但即便如此，我們仍可以分析出建造它需要多少人力。

首先，我們必須考慮到建造金字塔所需時間大約是 20 年，這也是下令建造吉薩大金字塔的胡夫法老統治時期的時間跨度。胡夫法老死於公元前 2530 年左右，吉薩金字塔建造完成之後，希臘歷史學家希羅多德描述稱，吉薩金字塔共動用了 10 萬勞工，每年工作 3 個月，20 年時間完成金字塔建造。1974 年，德裔英國物理學家庫爾特 · 門德爾松估計稱，參與建造吉薩金字塔的季節性工人有 7 萬人，常年工作的泥瓦匠有 1 萬人。

事實上，這些數據有些高估，現在我們可以通過簡單的物理計算更精確地分析金字塔建造需要多少人力。

金字塔勢能是指物體提升至地面以上所需的能量，它是重力、質量和質心（質量中心）所產生加速度的乘積，而在金字塔中，質心是金字塔高度的四分之一。金字塔的具體重量很難確定，取決用於建造金字塔的圖拉石灰岩和砂漿的確切密度，我們假設金字塔每立方米實體建築重量平均為 2.6 噸，所需能量大約為 2.4 萬億焦耳。

在保持人體基本代謝率的情況下，每個體重 70 公斤的成年人每天大約需要 7.5 兆焦耳的能量，如果他們處於每天高強度勞動，身體所需能量將增多 30%，其中大約 20% 的能量增量將轉化為工作效能，即每天產生 450 千焦能量（可能存在不同的假設，但不會出現太大的差別）。將吉薩金字塔的總勢能除以 450 千焦，意味着需要 1 天次 530 萬人參與建造金字塔，如果一年的工作時間為 300 天，意味着每年需要將近 1.8 萬人，如果建造金字塔需要 20 年，那麼每年只需要 900 人即可。

完全使用人力資源可以使龐大的金字塔逐漸建造起來，因為大多數金字塔工工程是底部基礎建設，法老執政期間可安排數千名勞工在幾十年內建造，因此這並不是一項耗用國家資源的大工程。

同時，需要一些勞工負責操作起吊裝置將石塊運至高處，以及負責將石塊光滑處理。為了實現 20 年時間切割 260 萬立方米的石塊，該項目需要 1500 名採石工，每年工作 300 天，人均每天製造 0.25 立方米的建築石塊。

建造金字塔總人數可能達到 3300 人左右，此外還包括：設計師、組織者、監督員、運輸員、工具維修員、建築和現場住房維護者、烹飪和洗衣所需的勞動力等，但參與金字塔工程的總人數仍不會超過 7000 人。

在金字塔建造期間，埃及舊王國時期總人口是 150 萬 -160 萬，因此這樣等級的勞動力不會對國家經濟造成特別大的負擔。上世紀 90 年代，考古學家在吉薩金字塔附近發現一個勞工墓地和一處居住點地基，該居住點曾是後期兩座金字塔建造者居住的地方，表明當時居住這裏的人不超過 2 萬人。

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