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圣彼得广场是罗马最大的广场，巴洛克式风格，可容纳50万人，是罗马教廷用来从事大型宗教活动的地方。广场及两旁的柱廊由著名建筑师和雕刻家贝尔尼尼在1656年设计，历时11年建成。（供图/gettyimages）

所有现代城市的原型，都搭建在一座古代文明都市的肩膀上，它就是罗马。两千年前它就是世界最大城市，而且屹立至今，那么罗马人是怎样做到的？为解答这个问题，我们有必要透视这座城市，揭开它内部运转的秘密构造。

两千年以来，罗马被誉为全世界最伟大的帝国之都，因为它的修建运用了天才的工程原理，而它在地质方面也得天独厚。目前，一支由岩洞科学家组成的团队，准备到罗马市地下的世界去探索一番。他们进入了一个有两千多年历史的巨大隧道迷宫，这些古代洞穴里藏着罗马工程师如何建造这座不朽城市的秘密。

“这些是鹤嘴锄留下的痕迹，这里是罗马人挖隧道的地方，也是罗马人采石的地方。这种石头由火山灰构成，是一种很耐用的材料，很适合用来修建建筑物。这些火山灰来自罗马附近的火山。”一位参与考察的岩洞科学家说。

罗马位于一条山谷里，紧挨着两座大火山，背面是萨巴蒂尼山，南边是阿尔巴诺山，它们现今是休眠的，但60万年前都是活火山，像两个装满烈焰的大锅。在20多万年的时间里，这些火山喷出的火山灰达1.5米厚，能盖满整个佛罗里达州。上千年过去了，火山灰变硬，形成了今天罗马脚下的岩石。

在这些火山岩深处，古代工程师发现了一种物质，它将改变世界，这便是火山灰。罗马人发现，如果在火山灰中混入石灰和水，它会变成强度很高的灰浆。罗马工程师用火山灰混合出了世界上最耐用的混凝土。火山灰对于罗马的扩张非常重要，因为它遍地都是，这让他们得以如此快速和容易地建造那么多建筑。

罗马混凝土引发了一场建筑上的革命。现在工程师几乎可以修建一切想修建的建筑，例如像万神殿这样的不朽建筑，它是整个罗马最宏大的构造之一，但让它达到辉煌顶点的是它的屋顶，它目前依然是全世界最大的无支撑的混凝土穹顶。

混凝土是许多罗马著名纪念碑背后的秘密，罗马斗兽场的地基里有它，古罗马广场以及环绕罗马七座山的奥勒良墙的建筑材料里也用到了它，火山灰保护它们几百年不受风雨侵蚀。

罗马最新的混凝土建筑奇葩——罗马国立当代艺术博物馆，以几乎无法建造的高难度设计而著称。建筑师面对的挑战是修建一条长度惊人的墙壁，来围绕整座建筑。为此，他们改变了水泥的成分，从伯特利水泥（强度比罗马混凝土高出近七倍）改为波特兰水泥，混合了火山灰，火山灰能让墙体内核发热减少，混凝土于是固化得很均匀，没有出现裂纹。

即便是在21世纪，古罗马的天才发明依然在为这座不朽的城市的建设带来贡献。如果没有混凝土，今天罗马和所有的现代都市的面貌都将非常不同。可以说是火山灰为罗马奠定了基础。

反映罗马与迦太基之间进行地中海争霸战争的复原图。前后历时百余年的罗马与迦太基的战争，以迦太基人的战败而告终，这对罗马的发展壮大及后来扩张都产生了极其深远的影响。（图片来源/media.pcgamer.com）

现在是罗马的交通高峰时间，成千上万的机动车挤得水泄不通。为了缓解交通压力，罗马要把交通转移到地下，需要一套新的地铁。维勒里欧和他的团队计划在这座古老的城市地下，修建超过14.5公里的隧道和30个站点。

古罗马人是建造交通网络的大师，修建了世界上第一条超级高速公路——亚璧古道，表面看没什么特别，但充满了罗马人的智慧，而且用到了很多火山岩。路的表面是30多厘米厚的坚硬火山石，火山石下面是厚厚一层碎石和混凝土，它们能增强耐力。这一层下面是一层有助于排水的石块和瓦砾，在最下面是一层坚硬的玄武岩，这是在近30万年前由火山沉积而成的。

地质学家圭多·吉奥丹诺在调查古罗马人是如何把火山岩变成完美的路面的。他来到罗马附近的一处采石场，这里的玄武岩十分坚硬，工人凿下一块就要花好几个小时，它跟罗马市脚下柔软的火山岩非常不同。这种石头让罗马的道路十分耐用。

今天为罗马修建新地铁的工人有现代技术帮他们挖地，但他们必须小心地挖，因为这里的地下布满了古代遗址。更深的地方则很潮湿，土质很松。维勒里欧的施工队面临着一个风险，当他们为地铁站挖好坑以后，下面的碎石可能会被推出来，导致墙体坍塌，施工地点附近的建筑物可能会向内倾斜，所以工人们必须以一种更谨慎的方式来修建地铁站。

首先，他们要在地铁站周围挖一条深沟，然后在里面注满混凝土，用来修建地铁站的外墙。然后他们再挖一条浅沟用钢梁把它支撑住，这样他们就能从上往下安全地修建地铁站了，一层一层地进行，不必担心墙体倒塌。

“4年后你再来，这座地铁站一定能完成，希望到时候它已经能跟现有的线路连接起来了。”维勒里欧说。新的地铁线将为罗马的公共交通网络带来很大提升，古罗马人一定会为此自豪。

罗马帝国在高峰时期修建了大量的道路，其中某些路一直保留到今天。其中的亚璧古道绵延480公里，一直延伸到意大利南部，它是29条伟大的罗马高速路中的第一条。这些道路通向38个国家，总长度超过40万公里。所有这些道路都通往罗马，这让罗马成了古代世界最强大的城市。

罗马著名的特莱维喷泉（许愿泉）。它是罗马最漂亮的雕刻艺术作品之一，也是最负盛名的喷泉，建于 1732年。罗马素有喷泉之都的称号，3000多座喷泉高低、大小、形态不一，时代不同，风格各异，几乎每个大型广场或十字路口都有喷泉。（摄影/Diliff）

不过，随着罗马继续扩张，工程师面临另一项挑战：如何为市民供水？

罗马有许多具有历史意义的喷泉，数量超过世界上任何一座城市。两千年前罗马的喷泉帮助整座城市维持生计。许愿泉是其中最著名的一座，那里藏着一处古罗马的喷泉遗址。在这座喷泉的水池下埋着一条混凝土隧道，为喷泉提供水源，已有两千多年历史，曾经每天为罗马带来95000多立方米的供水，是仅存的一条至今仍然可以使用的古罗马水渠。还有很多水渠的遗址仍然矗立在罗马的各个城门处。

英格·威斯汀克参与的这支团队，正在为罗马最长的水道玛西亚水道绘制地图，他们在寻找水道通往罗马市内的路径。这条水道是20世纪80年代才被发现的。英格和队友们要爬下一条9米深的窄井才能进入水渠。

古罗马人把供水管道埋在深深的地下，理由很充分，古罗马人最早从公元前4世纪到公元3世纪开始修建水渠，当时罗马的势力还没有达到极盛，如果水渠太过明显就容易成为被破坏的目标，敌人可以轻易地切断水渠，阻断供给的水流。

英格第一次下到这段水渠时，闻到有些发霉的味道。他们采用激光工具来测量坡度。英格很快就发现了一条线索，明白了罗马人是如何修建它的。

“罗马工程师要确保水渠和罗马持续保持着一定的倾斜角，根据我们的发现，他们每修建大约100米，水渠就会下降二三十厘米。想到这条水渠曾经能每天向罗马供水2000立方米，真是觉得不可思议。”英格说。

罗马工程师面临着一个挑战，他们要让水在流经整条水渠的过程中保持相同的速度。为了绕过山丘，他们沿着山体轮廓挖出壕沟，然后在上面覆盖砖石和泥土。为了跨过很宽的峡谷，他们用铅制的管道把水引下去再引上峡谷的另一侧。为了征服高山，他们在山体内部挖出深深的隧道直穿过去，并在山顶挖一些竖直的井来通风。跨越较远距离的平地时，他们修建了水平的墙体，顶上盖上沟槽。为了把水引入罗马，同时不阻断交通，他们修建了我们今天看到的水渠拱桥。它们与喷泉网络衔接起来，为一百万罗马人供水。今天罗马喷泉里的水饮用起来仍然很安全，因为水始终保持流动，防止城市的水管堵塞。

可以说，对水的控制是古罗马成功的关键，古罗马的工程师修建了11条气势恢宏的水渠，长度超过450公里，它们每天为罗马带来近4000立方米的水，让它成为世界上最大的城市。

不过，有一种力量，即便是罗马人也无法驯服，它摧毁了罗马最著名的纪念碑。

这是罗马新建的一座非常吸引眼球的建筑，它叫拉努沃拉大厦，是新的会议中心。马可·奥兰蒂尼是负责修建它的工程师之一，他说，“当我第一次看到拉努沃拉的图纸，我和同事都觉得它根本造不成。”

因为对于这座城市的任何建筑而言，地震都是一种实实在在的威胁，看看罗马斗兽场你就能明白原因。传说这座斗兽场是3万人花费10年时间修建的，他们用了超过25万吨大理石，6000吨混凝土来打造古罗马最大的竞技场。它的设计初衷是永远屹立不倒，但是今天它南边的整个外墙都不见了，而北面却几乎完好无损地保留了下来。

地质学家圭多·吉奥丹诺认为，斗兽场下面的土地是问题的关键。在斗兽场南边部分的地下，留有一条湿润松软的泥土填成的沟。圭多说，“1349年地震时，那些松散的土壤放大了地震波对斗兽场地下的影响，导致南边的部分发生塌陷。”

建造拉努沃拉大厦的人们吸取了这个教训。马可和他的团队在拉努沃拉的构造下面搭了橡胶垫，它们能减少震动，让整个结构独立地运动，现在即便地面抖动再剧烈也没关系。

但地震不是这座城市面对的唯一威胁，阿尔巴诺火山在罗马旁边虎视眈眈，它两千多年没有喷发过，火山口已经被一座湖覆盖，夏季会有成千上万的罗马人涌到这里，连教皇也在火山口边缘高处拥有一座别墅。但阿尔巴诺湖的平静是有欺骗性的。

圭多和一队化学家来到这座欧洲最深的火山口湖泊取水样。阿尔巴诺湖底附近二氧化碳的浓度非常高，这种现象很异常，这也许会让这座湖变成杀人凶手。圭多在一份公元前396年的文献里发现，罗马史学家记载了水位突然上升并且漫出去，这次漫水毁掉了罗马的一些地区。

古罗马人无法解释那次洪水的原因，但圭多认为他找到了元凶，一切麻烦的源头都埋在湖底下4.8公里的地方。古代火山的岩浆室仍然活跃，会把二氧化碳气体从岩缝里向上推出去，湖底的水受到很大压力，最终二氧化碳气体把水推出火山口，导致洪水的发生。

城市的工程师能不能阻止阿尔巴诺湖的洪水再次爆发呢？幸运的是，古罗马人已经解决了这个问题。罗马人在火山口的墙体里挖了一条排水隧道，避免湖水再次泛滥。这是一项非常宏大的工程，隧道长1.5公里，即便是在现代也很难完成，当时有3万人参与施工。

“这条隧道现在仍然可用，从公元前4世纪开始就一直保护着罗马，让它不再遭受大洪水的威胁。”圭多说。

节选自《DEEP中国科学探险》2013年第6期

更多详细内容请见《DEEP中国科学探险》2013年第6期

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