罗马人教给我们的10个很酷的工程技巧

在现代社会，我们认为室内空间是理所当然的，但我们不应该这样做。我们巨大的拱形拱门，巨大的中庭(顺便说一句，这是一个拉丁词)，中空钢和玻璃摩天大楼甚至是一个简单的高中体育馆——所有这些建筑在古代世界是不可想象的。

在罗马人完善圆顶建筑之前，即使是最好的建筑师也不得不处理沉重的石头屋顶的问题，这迫使他们在寺庙和公共建筑的地板上挤满了柱子和承重墙。即使是罗马建筑之前最伟大的建筑成就——帕台农神庙和金字塔——外表更让人印象深刻。里面是黑暗、密闭的空间。

相比之下，罗马圆顶宽敞、开放，在历史上第一次创造了真正的室内空间感。人们认识到，拱门的原理可以旋转成三维形状，从而创造出具有相同支撑力但面积更大的形状，圆顶技术主要是由于混凝土的可用性，这是我们将在本文后面讨论的另一项罗马创新。这种物质被倒入木制脚手架上的模具中，留下了坚硬、坚固的圆顶外壳。

像许多技术一样，罗马攻城武器主要是由希腊人开发的，然后由罗马人完善。Ballistae本质上是巨大的弩可以在围城时发射大石头的武器，大多是根据缴获的希腊武器设计的。利用扭曲的动物肌腱作为动力，弹弓的工作原理几乎就像巨型捕鼠器中的弹簧——当肌腱被紧紧缠绕，然后被允许弹回时，它们可以将弹丸发射到500码(457米)远的地方。由于重量轻，精度高，这种武器还可以安装标枪或大箭，用来射击对方军队的成员(作为杀伤武器)。在围城期间，弹道炮也被用来瞄准小型建筑。

罗马人还发明了他们自己的攻城引擎，叫做弩炮(得名于野驴和它强有力的踢腿)投掷更大的石头。虽然它们也使用有弹性的动物肌腱，但它们是更强大的迷你动物发射机它发射了一个弹弓或一个装满圆石头或可燃粘土球的桶。虽然它们的精确度远不如弹道炮，但它们的威力也更大，在围城时炸毁墙壁和放火是完美的选择。

就建筑材料的创新而言，比普通石头更轻、更坚固的液态岩石是很难被击败的。今天，混凝土是我们日常生活的一部分，很容易忘记它是多么具有革命性。

罗马混凝土是一种特殊的混合物，由碎石、石灰、沙子和火山灰混合而成火山灰。这种混合物不仅可以被浇铸成任何形状，而且比它的任何组成部分都要坚固得多。虽然它最初是由罗马建筑师用来形成祭坛的坚固底座，但从公元前2世纪开始，罗马人开始尝试用混凝土来制造更多的独立形式。他们最著名的混凝土建筑万神殿两千多年后，它仍然是世界上最大的非钢筋混凝土结构。

正如我们之前提到的，这是对旧伊特鲁里亚语和希腊语的重大改进矩形这种建筑风格要求到处都有厚重的墙壁和柱子。更好的是，作为建筑材料的混凝土既便宜又防火。它也可以在水下固定，并且足够灵活，可以在水下生存地震肆虐火山肆虐的意大利半岛

提到罗马的工程就不能不提到道路，道路修建得非常好，许多道路至今仍在使用。比较我们自己沥青高速公路与古罗马道路的对比就像拿廉价手表与瑞士手表的对比。它们坚固、精准，经久耐用。

最好的罗马道路是分几个阶段修建的。首先，工人们在计划修建道路的地方挖了大约3英尺(0.9米)深。接下来，在沟底放置又宽又重的石块，然后在上面盖上一层泥土或砾石，以便排水。最后，最上面的一层铺上了石板，中间有一个凸起，以便水流出去。总的来说，罗马的道路大约有3英尺(0.9米)厚，对时间的侵蚀具有极强的抵抗力。

在典型的罗马风格中，帝国的工程师们坚持使用直线作为他们的道路，并且倾向于穿过障碍物而不是围绕它们建造。如果有森林，他们就会砍伐。如果有山，他们就挖隧道穿过去。如果有沼泽，他们把水抽干了。当然，这种道路建设的缺点是需要大量的人力，但人力(以成千上万的奴隶的形式)是古罗马人一直拥有的。到公元200年，有超过53,000英里(85,295公里)的主要公路纵横交错的罗马帝国[来源:Kleiner]。

伟大的下水道是罗马工程的一个奇怪之处，因为它们一开始就不是为了下水道而建的——尽管它们庞大而复杂，但它们与其说是被发明出来的，不如说是碰巧发生的。的泄殖腔最大值(或者是最大的下水道，如果你想直接翻译的话)最初只是一个管道，用来排干一些当地的沼泽。大约公元前600年开始挖掘，在接下来的700年里，越来越多的水道被添加进来。由于在必要的时候会挖更多的渠道，所以很难说马克西马泄水沟是什么时候不再是排水沟，而是变成了一个真正的下水道。虽然最初很原始，但马克西马泄水沟像野草一样蔓延开来，随着它的发展，它的根越来越深地扎进了城市。

不幸的是，由于马克西玛泄洪渠直接排入台伯河，河水被人类的排泄物完全淹没。这当然不是一个理想的情况，但由于他们有沟渠，罗马人不需要用台伯河来饮用或洗涤。他们甚至有一个女神来守护他们的系统——克洛阿西娜，下水道的维纳斯。

也许罗马下水道系统最重要和最辉煌的创新是它(最终)被覆盖，减少了疾病、气味和令人不快的景象。任何文明都可以挖一条沟渠去上厕所，但要监控和维护一个如此复杂的下水道系统，需要一些令人印象深刻的工程，老普林尼甚至宣称它比罗马帝国更惊人金字塔作为人类成就的丰碑。

有效地控制任何建筑的温度都是人类必须处理的最难的工程任务之一，但罗马人已经解决了这个问题——或者至少是几乎解决了。采用我们至今仍在使用的辐射热地板，热坑在一个凸起的地板下面，每隔几英尺就有一组中空的粘土柱，从另一个房间的炉子里抽出热空气和蒸汽。

不像其他的，不那么先进加热方法在美国，伪善器巧妙地解决了古代世界一直与供暖有关的两个问题——烟和火。火是唯一可用的热源，但它也有不幸的副作用，有时会烧毁建筑物，室内火焰产生的烟雾在封闭空间中可能是致命的。然而，由于地板是在地下喷水池中升起的，热空气从炉从未真正接触过房间本身。加热的空气不是进入房间，而是通过管道穿过墙壁上的空心瓷砖。当它从建筑中流出时，粘土瓦吸收了热量，使房间本身充满了蒸汽，而罗马脚趾则温暖得像烤面包一样。

除了道路，水渠是罗马人最著名的另一个工程奇迹。水渠的问题是它们很长。真的很长。给大城市浇水的困难之一是，一旦城市达到一定规模，你就无法从它附近的任何地方获得干净的水。尽管罗马坐落在台伯河上，河水本身却被另一项罗马工程成就所污染，那就是他们的下水道系统。

为了解决这个问题，罗马工程师建造了输水管道——地下管网、地上水运线优雅桥梁这些都是为了将周围农村的水引入城市。一到罗马，引水渠里的水就被收集到蓄水池里，然后再分配到喷泉和罗马人非常喜欢的公共浴室。

就像他们的道路一样，罗马的渡槽系统也非常漫长和复杂。虽然建于公元前300年左右的第一条渡槽只有11英里长，但到公元3世纪末，罗马已经有了11条渡槽，总长超过250英里。

维特鲁威，罗马工程教父，描述了几项罗马人用于水的力量。结合了希腊的技术，如齿轮和水车，罗马人能够开发先进的锯木厂，面粉厂和涡轮机。

下突轮是罗马人的另一项发明，它在水流(而不是水流)的推动下旋转，这使得建造漂浮的水车来磨碎谷物成为可能。这在公元537年的罗马围城战中派上了用场，当时的防守将军贝利萨留斯(Belisarius)在台伯河上建造了几个浮动磨坊，以保证民众的面包供应，从而解决了哥特围城切断食物供应的问题。

奇怪的是,考古有证据表明，尽管罗马人拥有制造各种水力设备所需的机械技术，但他们很少这样做，而是更喜欢廉价且随处可见的奴隶劳动力。尽管如此，他们在巴贝加尔(今法国境内)的水磨坊在工业革命前是古代世界最大的工业综合体之一，有16个水车为周围的社区磨面粉。

就像我们列出的几乎所有的工程壮举一样，拱门并不是罗马人发明的，但他们确实完善了它。在罗马人掌握拱门之前，拱门已经存在了将近两千年。罗马工程师们意识到(后来证明是相当聪明的)拱门不需要连续;也就是说，它们不需要一次跨越一个间隙。它们可以被分成几个更小的部分，而不是试图在一次飞跃中跨越间隙。只要每个部分下面都有支柱，就没有必要把拱门变成一个完美的半圆。这就是节段拱走了进来。

这种新形式的拱形建筑有两个明显的优点。首先，因为拱门可以重复，而不是在一个间隙上有一个单一的拉伸，桥梁跨度的潜在距离可以成倍地增加。其次，由于所需的材料较少，分段拱桥更能适应桥下的水流。而不是迫使水通过一个小的开口，水分段桥梁可以自由流动，减少两者的危险洪水以及支架上的磨损量。

罗马工程基本上是军事工程的同义词。那些以其闻名的道路，与其说是为了日常使用而修建的(尽管它们当然是有用的)，不如说是为了让军团快速进入农村，袭击动乱地区，然后再出来。Roman-designed浮筒的桥梁主要是在战争期间建造的，目的是对快速袭击的震慑和敬畏尤利乌斯•凯撒的。公元前55年，他建造了一个浮筒桥它长约437码(400米)，横跨莱茵河，传统上，日耳曼部落认为莱茵河是罗马人无法到达的安全地带。

凯撒的莱茵河大桥之所以聪明，有几个原因。众所周知，在不让河流改道的情况下建造一座桥是非常困难的，在军事环境中更是如此，因为建筑必须随时受到保护，所以工程师们必须快速工作。工程师们没有将梁直接插入河中，而是将木材以一定的角度插入河底，以对抗水流，从而增加了基础的强度。保护桩也在上游建造，以捕获或减缓可能顺流而下的潜在破坏性原木。最后，把横梁绑在一起，在上面建了一座木桥。整个工程只花了十天的时间，全部使用了当地的木材，并向当地的部落传达了一个关于罗马力量的坚定信息:如果凯撒想要渡过莱茵河，他就能做到。

还有一个关于卡利古拉(是的，就是那个卡利古拉)浮桥的故事可能是虚构的，这座浮桥横跨巴亚和普佐奥利之间的海洋，跨度大约2.5英里(4公里)。据说，卡利古拉之所以下令建造这座桥，是因为一位预言家预言，他成为皇帝的机会与他乘船渡过拜亚湾的机会大致相同马。卡利古拉从来没有克制过自己，据说他把这当成了一种挑战，把一串船绑在一起，用泥土覆盖它们，然后去兜风。