萬神殿里的天文學(xué)

李鑒

穹頂之眼驚艷千年

萬神殿的主體建筑呈圓頂圓柱形，有點(diǎn)像一個(gè)大型的蒙古包。它的北側(cè)連接著一個(gè)頗具氣勢(shì)的科林斯柱式門廊，這里是神殿的入口。走進(jìn)萬神殿殿內(nèi)，映入眼簾的是近6000平方米的寬闊空間，抬眼望去，就是令人驚嘆的巨大穹頂。穹頂跨度達(dá)到了43.3米，讓整個(gè)大殿顯得格外宏偉。而更加引人注目的是，穹頂?shù)捻敳坑幸粋€(gè)直徑8.9米的圓形大洞，稱為“穹頂之眼”。

自古以來，這個(gè)獨(dú)特的“穹頂之眼”設(shè)計(jì)一直讓人們大惑不解。有人從力學(xué)結(jié)構(gòu)上分析，說它減輕了穹頂?shù)闹亓浚瑥亩档土说顾娘L(fēng)險(xiǎn)。有人認(rèn)為其主要功能是為了照明，因?yàn)樗钦麄€(gè)大殿唯一的自然采光孔。還有人認(rèn)為，它是為了在夏日炎炎的羅馬，給整座建筑降溫。

現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)，萬神殿很可能是按照太陽(yáng)的周年運(yùn)行規(guī)律設(shè)計(jì)的，整座神殿可以看作一個(gè)巨大的日晷！“穹頂之眼”就是陽(yáng)光的入射通道。

和常見的古建筑不同，萬神殿的入口位于北邊而不是南邊。正午的陽(yáng)光會(huì)通過“穹頂之眼”照射到北邊的入口附近，這樣的設(shè)計(jì)，是為了在某些特定的日子舉行一些重要儀式。

我們知道，一年之中的正午時(shí)刻，太陽(yáng)的高度隨日期不同而有所變化。冬季太陽(yáng)高度低，陽(yáng)光入射（與水平線的夾角）角度小，只能照在穹頂上。夏季正午時(shí)太陽(yáng)高度大，陽(yáng)光的入射角度也大，可以照在神殿的地板上。根據(jù)正午時(shí)刻陽(yáng)光照射點(diǎn)的位置，人們可以知道當(dāng)天是什么日期，這和中國(guó)古代的圭表有異曲同工之妙。

天文內(nèi)涵獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷

在3月的春分日和9月的秋分日，正午時(shí)的陽(yáng)光恰好照在拱門的上方，這兩個(gè)時(shí)刻對(duì)羅馬人具有重要意義，正是皇帝被認(rèn)為最接近天堂和神明的時(shí)候。尤其特別的是羅馬建城紀(jì)念日——4月21日，正午時(shí)分的陽(yáng)光會(huì)恰好照在拱門的入口處?；实墼诖藭r(shí)步入神殿，耀眼的陽(yáng)光不偏不倚地聚集在他的身上，萬眾矚目。在這個(gè)時(shí)刻舉行一些儀式，不僅能強(qiáng)化他的神圣和威權(quán)，同時(shí)也強(qiáng)化了羅馬的榮耀。

萬神殿的穹頂尺寸、穹頂之眼的大小、入口拱門的高度和寬度，都符合這一設(shè)計(jì)理念。在羅馬，春/秋分日以及4月21日正午時(shí)分的陽(yáng)光入射角分別是48度和60度。由于門廊的高度大約為13米，要想讓陽(yáng)光以這兩個(gè)角度入射到門口，則合理的穹頂直徑就必須在44米左右。穹頂之眼的孔徑則是根據(jù)入口的寬度來確定的。遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)光照射到地球上，基本上是平行光，所以開孔的大小就和入口門廊的寬度相當(dāng)，這樣能保證正午的陽(yáng)光恰好照射出一個(gè)和門洞差不多寬的光斑。

萬神殿在幾何造型上力求完美，它的剖面恰好可以容得下一個(gè)整圓，有一種和諧、完美的寓意，內(nèi)部墻面分為兩層，并且比例接近于黃金分割。而按照太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，更為它注入了深刻的科學(xué)內(nèi)涵。它不僅是一處珍貴的文化瑰寶，同時(shí)也是一座杰出的科學(xué)殿堂。