有趣的物理算法:需要多少人才能建成一座金字塔?(金字塔的工程

建造金字塔不會超過七千人
古埃及吉薩大金字塔始建于4600多年前,至今,其仍被完整地保留著,正多邊形多面體結構,容積達260萬立方米,原始高度146.6米,因歷史悠久,現(xiàn)在,我們也許永遠也不能準確地了解這座金字塔的結構,但是即使是這樣,也能分析其施工所需的人力數(shù)量。

建造金字塔需要20
首先要想到建金字塔需要20年左右,這就是命令修建吉薩大金字塔胡夫法老在位期間的時間。其次,我們要考慮的是修建這座金字塔需要花費多少錢。胡夫法老死于公元前2530年左右,吉薩金字塔修建后,希臘歷史學家希羅多德描述稱,吉薩金字塔總共使用勞工10萬人,每年工作三個月,20年間,金字塔的修建竣工。

金字塔所需要的能
金字塔勢能表示物體上升到地面之上所需要的能,由于塔高與物質(zhì)重心之間有一個距離,因此這個距離被稱為金字塔勢能值。金字塔究竟有多重,很難判斷,取決修建金字塔所用圖拉石灰?guī)r及砂漿之精確密度,我們假定金字塔的實體建筑的平均重量是2.6噸/立方米,需要的能量約2.4萬億焦耳。
金字塔所需要的人力
維持機體基本代謝率時,每一個70公斤重的成年人,每天所需能量約為7.5兆焦耳,若在日常高強度的工作中,身體需要的能量會增加30%,其中約20%能量增量會被轉(zhuǎn)換為工作效能,也就是說,每天要產(chǎn)生450千焦的能量。用450千焦除以吉薩金字塔總勢能,意味著要有一天530萬人參加金字塔的修建,如一年工作時間為300天,這就意味著,每年要近1.8萬人口,若建金字塔則需20年,然后每年只需900人。

與此同時,還要求某些勞工承擔起操縱起吊裝置運送石塊到高處的任務,和負責對石塊進行平滑處理。此外,還需在工地附近建立一個臨時加工中心。以達到20年內(nèi)切割260萬立方米巖石的目的,這項工程需要1500名采石工人,年工作300天,人均日產(chǎn)0.25立方米建筑石料。
建金字塔的總數(shù)大概有3300多人,另外還有:設計師,組織者,監(jiān)督員,運輸員等、工具維修員,建筑及工地住房維護者、做飯洗衣需要勞動力,等等,但是,參加金字塔工程的人員總數(shù)仍然不超過7000。
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