為什麼石造的巴黎聖母院抵禦不了大火?「石皮木心」結構竟成軟肋

2021-02-15 企鵝科學
一場大火降臨了擁有850多年歷史的巴黎聖母院。為什麼看起來堅固石造建築的巴黎聖母院,幾乎葬身於難以撲滅的烈焰,而主體結構又得以倖存?

2019年4月15日,當地時間傍晚18時50分,一場大火降臨了擁有850多年歷史的巴黎聖母院。短短幾個小時,這座見證了法國歷史上諸多重大事件的古老教堂,已經面目全非。幸運的是,聖母院標誌性的雙塔結構、祭壇、十字架和荊棘王冠等一些珍貴的歷史文物得以留存下來。所幸此前,由建築與藝術史專家安德魯·塔隆主持,對這座建築進行了高精度雷射掃描和計算機建模,為聖母院的重建帶來了希望與技術支持。

為什麼看起來堅固石造建築的巴黎聖母院,幾乎葬身於難以撲滅的烈焰,而主體結構又得以倖存?我們不妨走進它的內部,來解開這個謎團。

塞納河從法國首都巴黎穿城而過,河中央的西岱島是這座城市的源頭和中心,也是巴黎聖母院的所在。1710年出土的一根羅馬帝國時期的石柱告訴我們,聖母院使用的地塊,曾是當地人奉祀羅馬神話主神朱庇特的廟宇。隨著基督教在羅馬帝國境內傳播,古老的神廟也被改建成了最早的教堂。而後,教堂幾次被毀,又被人們重建。

巴黎聖母院矗立在塞納河中央的西岱島上

站在入口仰視教堂西立面與鐘塔

公元9世紀末,在圍攻巴黎的維京人被擊敗之後,西岱島上建起了羅曼式風格的新教堂。所謂「羅曼式」,便是模仿羅馬帝國時期的建築風格,利用殘存的建築學知識甚至當年留存下來的建築材料,修建有厚實牆體和墩柱的石造建築。但隨著巴黎的發展和人口數量的增加,這座教堂逐漸變得擁擠不堪。因此在1160年,巴黎主教莫裡斯·德·蘇利決定在原址建造一座更大的教堂,這便是巴黎聖母院漫長歷史的起點。

此時,在巴黎北面的聖德尼(Saint-Denis),1144年竣工的大教堂已經憑藉全新的建築風格,成為令人印象深刻的地標建築。因為使用了尖拱門,聖德尼大教堂顯得高聳削瘦,再配上色彩斑斕的玻璃畫,就成功地傳遞出威嚴的感覺。這種被後世稱為「哥德式」的建築風格,引起了德·蘇利的注意。他決定讓新的教堂也採用這種建築風格,並且規模要更大,足以宣示巴黎的地位。原有的羅曼式教堂則會被拆除,為新教堂提供石料。

1163年春天,巴黎聖母院奠下了基石。此後,經過幾代優秀的建築設計師和石匠、玻璃工匠、雕刻師持續100多年的接力努力,這座巨大的教堂終於在1345年竣工。它的鐘塔高達69米,尖頂(flèche)則超過了90米,這使它成為巴黎最高的建築物,直到1889年艾菲爾鐵塔竣工。

不過,聖母院最終呈獻給世人的樣子,相比最初的施工方案已經有所不同。在13世紀和14世紀,建築師們設計了複雜的飛扶壁(arc-boutant)體系,而且進行過一次優化,同時設法減輕拱頂的質量,使高大的外牆可以建造得更薄;卸下大部分承重職責的外牆,則為聖母院引入另一項引人注目的設計——標誌性的玫瑰花窗提供了可能。

從東南方向看巴黎聖母院,可以看到飛扶壁結構

在人類尚不能製造大塊玻璃的年代,這些精緻的玻璃畫是由工匠用不同顏色的素材拼接而成的。它們不僅能改善聖母院裡的採光,並且營造出令人驚嘆的光影,也和形形色色的雕像一道,成為不識字的人們也能讀懂的「窮人之書」,幫助他們理解《聖經》中的場景和故事。

花窗玻璃是哥德式建築物的重要特徵,巴黎聖母院用花窗玻璃來承載宗教故事

但也正是這樣的設計,決定了聖母院的建築結構其實很脆弱。當聖母院發生火災的時候,美國總統唐納·川普立刻通過自媒體「支招」,建議巴黎出動消防直升機來滅火。然而,他的想法只能是一廂情願,因為如果真的這麼做,傾瀉而下的「水彈」足以擊碎這座精緻的建築。

巴黎聖母院標誌性的玫瑰窗

只看過照片而沒有實地探訪的人,很容易誤認為巴黎聖母院只包括那兩座標誌性的鐘塔。但事實上,那只是它的西立面;整個教堂實際上是一座規模相當巨大的建築。如果從空中俯視,我們會發現它大體呈現出十字架的形狀。人們從西立面的入口進入教堂,來到中廳,也就是「十字架」長梁中位於交點下面的那一部分。「十字架」的短梁兩端,分別是兩扇最大的玫瑰花窗;而長短兩條梁的交點,便是這次火災中被燒毀的尖頂。

19世紀歐仁·維歐勒-勒-杜克著手修復巴黎聖母院時繪製的平面圖,可以看出教堂建築中的十字架結構

巴黎聖母院火災前結構分析圖,王煜 製圖,圖源:華盛頓郵報

為了最大限度減少外牆承受的質量,聖母院的屋頂實際上是雙層結構。在用石材搭建的拱頂之上,屋頂並非也由石材建造,而是用橡木搭建起暱稱為「森林」的屋頂框架,再蒙以鉛皮來隔開雨水。以聖母院的體量,組成屋頂框架的每一根粗大木材,都曾是一棵橡樹的樹幹。因此,「森林」的暱稱既是形容屋頂上如同森林一樣錯綜複雜的木結構,也暗指當年的人們曾經為建造這樣一個屋頂,砍伐了一整片森林。

從南面看巴黎聖母院,可以看到標誌性的玫瑰窗

簡而言之,聖母院的屋頂,也就是這次火災中遭受重創的部分,遠沒有外表顯現出來的那麼堅固,因為它的裡面其實充滿了易燃的木材。至於立在屋頂中央的尖頂,其實也是「石皮木心」。它的外表是精心雕飾的磚石,頂部蒙有金屬,中間起到支撐作用的結構卻是用木材搭建。因此,當大火從尖頂燃起來的時候,很快就燒毀了內部的木結構,令失去支撐的尖頂轟然倒塌。緊接著,火勢沿著與尖頂相連的屋頂「森林」,朝4個方向迅速蔓延。

不過,面對突如其來的火災,也正是雙層屋頂的設計,挽救了聖母院的主體結構。失火的木材很難燒穿石質的拱頂,只會在上面燃燒殆盡。因此,只要拱頂在救火過程中不被破壞,那麼聖母院雖然會失去屋頂,但內部基本不會有明火,熔化的鉛也很難進入建築內部。它的主體結構和裡面保存的文物,以及安裝在拱頂以下位置的花窗玻璃,仍然有可能倖存。

巴黎聖母院標誌性的西立面與鐘塔

不過,隨著烈火逐漸燒向鐘塔所在的西立面,它找到了一個有可能擊垮聖母院的「突破口」,因為鐘塔的結構也是用木材來支撐的。如果鐘塔垮塌,那些巨大而沉重的鐘就會掉落下來,拖垮這個最為著名的立面,甚至引起更大範圍的傾頹,無疑會大大增加後續修復聖母院的難度。幸運的是,消防隊員們盡全力阻止了大火蔓延到鐘塔的火趨,保住了裡面可以追溯到13世紀聖母院初建之時的木結構,也保住了重建的希望。

從建成至今,巴黎聖母院見證了法國歷史上的諸多重大事件,比如羅馬教廷為聖女貞德平反、拿破崙·波拿巴稱帝的加冕禮、宣告兩次世界大戰結束的「和平鐘聲」,以及夏爾·戴高樂、弗朗索瓦·密特朗等法國前總統的國葬。法國歷史上的政治動蕩,也在聖母院留下了印記。

1789年爆發的法國大革命和隨後的一系列政變,以及持續到1815年的拿破崙戰爭,就曾使聖母院幾乎走到徹底廢棄的邊緣。在法國大革命期間,反對羅馬天主教的革命政府試圖建立一種全新的無神論信仰,稱為「理性崇拜」(Culte de la Raison)。馬克西米連·德·羅伯斯庇爾的雅各賓派執政之後,他又引入了既非羅馬天主教又非無神論的「至高崇拜」(Culte de l'Être suprême),信仰造物主的存在和靈魂的不朽,並崇尚源於古希臘時期的公共美德,以期將社會導向自由和民主。在法國社會改變信仰的過程中,巴黎聖母院也受到了嚴重的破壞,很多文物損毀或是失竊,位於西立面上的《聖經》中猶太國王的雕像,也被誤認為是法國歷任國王的雕像,遭到「斬首」的命運。

巴黎聖母院內部畫(1669年)圖源:Jean Marot/Wikimedia Commons

1799年,拿破崙通過「霧月政變」執掌法國政權後,在1801年將巴黎聖母院恢復為教堂。不過,儘管他將這裡選作加冕禮的會場,但連年戰亂使法國很難有資金對聖母院進行維修。當拿破崙在滑鐵盧戰役中被擊敗,第二次退位並被流放到聖赫倫那島的時候,聖母院已經成了一座半是教堂、半是廢墟的「危房」。

轉機發生在1831年。時年僅29歲的維克多·雨果,在這一年出版了他的代表作《巴黎聖母院》,回望這座建築承載的歷史,以及法國歷史上曾經的輝煌時代。這部小說在社會上引起了轟動,也讓人們關注聖母院的狀況,並且紛紛自發捐款,請願修繕這座見證了法國歷史的建築物。1844年,根據法國國王路易·菲利普一世的命令,兩位年輕的建築師讓-巴蒂斯特·拉敘斯和歐仁·維歐勒-勒-杜克著手修復巴黎聖母院。法國最優秀的石匠、玻璃工匠和雕刻師再次被召集起來,重新製作聖母院應有的裝飾,設法替換衰朽的建築構件,並且用一個更為華麗的新尖頂,也就是這次火災中被燒毀的尖頂,取代了1786年損毀的舊尖頂的廢墟。經過25年的艱苦勞動,巴黎聖母院終獲新生。

巴黎聖母院在大火前已有損毀,圖中是掉落的石頭 圖源:New York Times/Dmitry Kostyukov

當時間進入現代社會,環境汙染對巖石材料的損害,以及維護資金不足等問題,都在困擾著巴黎聖母院。在這次火災發生之前,它已經有過很多次石材崩落的事故,建築結構也因為缺乏維護出現了缺陷。幸運的是,人們已經運用資訊時代的技術,為這座建築搭建了精度極高的數字模型。新技術的加盟是否會讓遭逢災難的巴黎聖母院劫後重生?

聖母院的博物館內收藏的建築模型

誰也沒有想像過,沒有巴黎聖母院的巴黎是什麼樣的。誰也沒有想到,經歷了無數風雨、戰爭和動亂,塞納河環抱的巴黎聖母院卻在科技發達的21世紀毀於大火。據法國當地電視主持人在現場直播中表示,預計聖母院重修至少需要8-10年時間,在此期間不會對外開放。也就是說,在今後十年內去巴黎的遊客,將無緣感受這座教堂輝煌的藝術。

通過「巴黎聖母院大火」事件,也反映出文物古蹟的脆弱性,如何能更好地保護好文物古蹟?歡迎大家各抒己見。

作者:馬之恆 科普作家

審稿:owlofminerva 中科院、德國馬普學會博士

編輯:王波

文章由騰訊科普「科普中國頭條創作與推送項目」團隊推出

轉載請註明來自科普中國

你可能還想看


黑洞首張照片發布:漫畫解讀「黑洞之影」

塑料汙染有多遙遠?可能就發生在我們身體裡

鶴鴕殺人第一案:對我有過想法的人,都被我踢死了

相關焦點

  • 為什麼巴黎聖母院抵禦不了大火?「石皮木心」結構成軟肋
    2019年4月15日,當地時間傍晚18時50分,一場大火降臨了擁有850多年歷史的巴黎聖母院。短短幾個小時,這座見證了法國歷史上諸多重大事件的古老教堂,已經面目全非。幸運的是,聖母院標誌性的雙塔結構、祭壇、十字架和荊棘王冠等一些珍貴的歷史文物得以留存下來。
  • 為什麼巴黎聖母院抵禦不了大火?「石皮木心」結構成軟肋
    2019年4月15日,當地時間傍晚18時50分,一場大火降臨了擁有850多年歷史的巴黎聖母院。短短幾個小時,這座見證了法國歷史上諸多重大事件的古老教堂,已經面目全非。幸運的是,聖母院標誌性的雙塔結構、祭壇、十字架和荊棘王冠等一些珍貴的歷史文物得以留存下來。
  • 巴黎大火之後,該怎麼和孩子介紹巴黎聖母院?
    法國當地時間4月15日下午6點30分左右,有著800年歷史的法國巴黎標誌性建築巴黎聖母院突發大火。。現場濃煙滾滾,幾公裡外都能看到火光沖天。目前大火燒掉了塔尖,並殃及整個教堂。400名消防員投入救援工作,最終教堂的完整機構被保存下來。
  • 巴黎聖母院為什麼著火塌了?法國巴黎聖母院簡介及大火原因
    巴黎聖母院為什麼著火塌了?當地時間15日下午6點50分左右,法國巴黎聖母院突發火災,經過4個多小時,消防部門稱火情基本得到控制,但仍有部分在燃燒。下面是要點匯總:1.起火原因初步結果是意外,有報導稱,這樣最近的翻修工程有關。2.起火地點最初位於閣樓,此後蔓延至屋頂。3.木製框架基本被燒毀。
  • 一文讀懂讓巴黎聖母院成煉獄的大火
    當地時間15日下午6點50分左右,法國巴黎聖母院突發火災,標誌性塔尖坍塌,玫瑰花窗被燒毀。大火給巴黎聖母院造成了「很可觀的損失」,可能要花「數十年」才能徹底修復巴黎聖母院大教堂。持續14個小時後,巴黎聖母院大火已完全被撲滅,下面是網易新聞梳理的要點匯總和熱點關注。
  • 巴黎大火之後,該怎麼和孩子介紹巴黎聖母院?
    法國當地時間4月15日下午6點30分左右,有著800年歷史的法國巴黎標誌性建築巴黎聖母院突發大火。。現場濃煙滾滾,幾公裡外都能看到火光沖天。目前大火燒掉了塔尖,並殃及整個教堂。400名消防員投入救援工作,最終教堂的完整機構被保存下來。
  • 巴黎聖母院突發大火
    巴黎聖母院突發大火楊舒怡有「法國國寶」之稱的巴黎聖母院15日晚突發大火,尖塔倒塌、屋頂坍陷,消防隊員正在加緊搶救館藏藝術品。經過消防隊員奮力撲救,法國文豪雨果小說《巴黎聖母院》中描述的兩座鐘樓總算得以保住。巴黎消防部門負責人讓-克勞德·加萊15日23時許告訴媒體記者,「我們保住了巴黎聖母院的主體結構」。後續主要任務是給建築物內部降溫,預計全過程至少持續數小時。截至16日3時許,明火大致撲滅。
  • 巴黎聖母院被燒,暴露出法國一大治國軟肋!
    (一)巴黎聖母院被燒了。只見電視臺畫面上,熊熊大火籠罩著巴黎聖母院,消防的水龍感覺杯水車薪,隨後哥德式建築標誌性的一個塔尖,在大火中坍塌。有著850年歷史的巴黎聖母院,巴黎地標性建築的巴黎聖母院,因為雨果作品在文學史上永遠璀璨的巴黎聖母院,就這樣籠罩在一片大火中。打個比方,羅浮宮在巴黎的地位,相當於北京的故宮;那聖母院在巴黎的地位,絕對不亞於北京的天壇。但現在,「巴黎的天壇」被大火吞噬了。
  • 巴黎聖母院塔尖倒塌瞬間被曝光 巴黎聖母院為什麼大火被燒?
    巴黎聖母院為什麼大火被燒?法國當地時間4月15日傍晚,法國巴黎聖母院發生火災。據法國媒體報導,大火是從巴黎聖母院的樓頂開始燃燒的,火災導致巴黎聖母院頂部塔尖倒塌。巴黎市長伊達爾戈在社交網絡上表示,巴黎聖母院的火勢嚴重。
  • 躲過了戰爭硝煙的巴黎聖母院,卻沒能逃過和平年代的大火!
    法國當地時間15日晚18時50分許,北京時間周二凌晨0點50分,法國著名地標,世界遊客訪問量最大的景點之一——巴黎聖母院塔樓起火,一小時後大火迅速順著工程腳手架延燒到了巴黎聖母院的整個屋頂以及中心部的塔樓。現場濃煙滾滾,聖母院的塔尖在大火中倒塌,800多年歷史的偉大建築瞬間被大火淹沒。
  • 一言難盡的巴黎聖母院大火
    有人會說,火災你寫這麼多關於《巴黎聖母院》小說的內容幹嘛?是啊,要是連小說都不了解的人,又何必在微博,在朋友圈裝得痛心疾首,如喪考妣呢?真有這麼深的感情?這場大火讓巴黎聖母院的木製部份毀壞嚴重,但石雕部份基本完好,宗教聖物也安全轉移到羅浮宮,算是不幸中之大幸。為什麼石雕,浮雕像這麼多?
  • 我們為什麼要關注巴黎聖母院大火?
    青鋒巴黎聖母院失火,法國總統馬克龍表示將重建巴黎聖母院。上班途中,從廣播中聽到這一消息,青鋒的心一下子懸了起來。到達單位,看到有朋友發文籲請大家關注巴黎聖母院大火。青鋒第一反映就是,我們為什麼要關注?在聽到巴黎聖母院失火的消息,青鋒本能的反映就是,自己還沒有親到現場看過巴黎聖母院,這個古老的建築就這樣頃刻毀於一旦,內心深處不免有一絲絲悽涼。據說,這座名揚世界的巴黎聖母院,距今已760年。從1160年開始建設,於1260年完工,時間跨度長達一百年,這無論是在建築史上,還是歷史價值上,都堪為十分珍貴。這一把火,燒去的不僅是文物,是歷史,更是無數人的心。
  • 巴黎聖母院大火,100多年前的雨果一語成讖
    當地時間15日傍晚北京時間今天凌晨,有800多年歷史的法國巴黎聖母院突發火災,大火燃燒猛烈現場濃煙滾滾聖母院的塔尖坍塌,目前火勢已趨於穩定,消防員稱,聖母院主體結構被「拯救」,法國總統宣布將重建巴黎聖母院。
  • 巴黎聖母院大火:心碎、痛惜,但加西莫多的家還在
    記者 | 潘金花險些吞噬了巴黎聖母院的大火震驚了全世界。在傍晚的餘暉與沖天的火光之中,93米高的木質結構塔尖緩緩墜向屋頂,在烈焰之下化為灰燼,隨滾滾濃煙升騰而起。在近500名消防員歷經五個小時的撲救後,這座有著850多年歷史的哥德式教堂最終保住了雙塔與主結構,但屋頂的三分之二已經損毀。
  • 為什麼巴黎聖母院的大火難以撲滅,專家的解釋來了
    【環球網報導 實習記者 王博雅琪】巴黎聖母院15日突發火災,CNN4月16日報導稱,專家表示,巴黎聖母院因數百年歷史的木質屋頂橫梁,石質外觀和高聳的哥德式建築,使得15日突發的大火特別難以撲滅,而巴黎消防隊員們付出的努力值得讚揚。
  • 火災改變巴黎聖母院結構 專家擔憂抗風能力減弱
    中新網4月28日電 據「中央社」報導,巴黎聖母院在火災中失去屋頂和尖塔,目前,有關人士正就如何重建的事宜進行討論。但在重建之前還有許多工作要做,首先要確定結構穩固,然後才能做進一步詳查。有專家表示,火災過後的巴黎聖母院抗風能力或被大幅削減。
  • 巴黎聖母院大火,玫瑰窗竟奇蹟倖免於難,玫瑰窗你了解多少?
    巴黎聖母院,這一世界知名景點和知名歷史建築未來好多年應該不能向大家開放了,北京時間今天凌晨,法國巴黎聖母院大教堂發生了大火,現場火勢十分迅猛,滾滾濃煙飄在整個巴黎的天空,目前,火勢已經在四百餘名消防員的撲救下得到控制,但是整體結構遭到了很大的損毀。
  • 巴黎聖母院的大火
    巴黎聖母院的大火作者:張華兆2019年4月15日巴黎聖母院的大火灼燒了塞納河畔的西方文明巴黎聖母院在燃燒灼傷了的文物界還沒有康復巴黎聖母院的塔尖轟然倒塌卡西莫多的大鐘在悲鳴災難時時刻刻伴隨著人類>人類在火光裡毀滅人類在火光裡成長浴火重生是無奈的選擇悲情的巴黎聖母院也要成為浴火的鳳凰
  • 巴黎聖母院大火映紅法國悲慘世界
    而恰在此前一小時,這場大火就不期而至一燒沖天。迫使馬克龍一臉悲戚親赴現場,演講也不得不推遲到第二天。 然而以我在法國生活二十年的心得體驗,這場大火併不意外,唯一意外的是發生在800年之後。 巴黎聖母院遭大火吞噬。
  • 巴黎聖母院大火前VS大火後
    當地時間4月15日,法國巴黎著名地標巴黎聖母院突然遭遇大火,受損嚴重。法國總統馬克龍宣布,將重建巴黎聖母院。巴黎聖母院,是人類歷史上一座有著永恆價值的建築物。它是建築史上的經典傑作,它收藏著眾多珍貴藝術品,是無價的世界文化遺產。