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

2024-05-23 05:15:07

建造不會超過七千人
古埃及吉薩大金字塔始建於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量。

建造金字塔需要20年
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。胡夫法老死於公元前2530年左右，吉薩金字塔修建後，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，由於塔高與物質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巖及砂漿之精確密度，我們假定金字塔的實體建築的平均重量是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%能量增量會被轉換為工作效能，也就是說，每天要產生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，然後每年只需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年內切割260萬立方米巖石的目的，這項工程需要1500名採石工人，年工作300天，人均日產0.25立方米建築石料。
建金字塔的總數大概有3300多人，另外還有：設計師，組織者，監督員，運輸員等、工具維修員，建築及工地住房維護者、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仍然不超過7000。