撰文｜Janet Fang
編譯｜柯宗佑
此為傑胡提和闐墓中描繪運送雕像的概圖。圖中，站立在雕像腳邊的人正在倒水，弄溼車子前方的沙。 來源｜Wikimedia
古埃及人搬運巨大雕像或運送重達2.5噸的金字塔石塊時，一向以滑車當載具，一路運過整片沙漠，不過當時沒有任何現代機械輔助。最新的研究報告指出，只要將些許水份混入沙中，再施用於滑車上，就能有效降低摩擦力，而古埃及人正是靠著這項妙招，才將所需人力砍至原先的一半。
堆沙堡時，我們不會只用乾沙來堆，而是要加點水，沙粒才會牢牢相黏，沙堡才能屹立不搖。在沙地上運物時，同樣得灑點水，方能讓沙粒相互黏合，以使物體與地面的動摩擦力下降。
任職阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)，的丹尼爾．波恩(Daniel Bonn)率領一支國際研究團隊，在盆子中分別裝進乾沙與溼沙，再以滑車於其上拖物，企圖測試摩擦力大小。滑車在乾沙盆中移動時，車前會形成小沙丘，阻礙車子移動。當乾沙加水形成溼沙時，所需拉力及受到的摩擦力就減少了；而當水越加越多，沙團越來越結實後，車前的沙丘也越來越小，直至消失殆盡。
實驗結果顯示，滑車所需拉力與沙粒結實程度彼此相關。沙子混入水後，裡頭會形成毛細水橋(capillary bridge)，而其中的小水滴會像膠水一樣，把沙粒黏在一起。若水量控制得宜，溼沙會比乾沙結實一倍，讓滑車更容易在上面移動。
波恩向《華盛頓郵報》表示：「我非常意外，原來所需拉力可以降到這麼低，少了50%。也就是說，埃及人如果在溼沙上拖物，只需要一半的人力就夠了。」下圖中即為實驗室用的模型：左邊是在乾沙上拖滑車的情形，車前有小沙丘，右邊則是溼沙，車前並無小沙丘。
不過，這跟堆沙堡一樣，加太多水絕非好事。要是水量過飽，原本提供黏著作用的毛細水橋會凝成一團並逐漸消失，讓沙子的結實度下降，導致拖行物體的摩擦力增加。波恩表示，這是個微妙的平衡：「既不能用乾沙，也不能用過溼的沙。要維持最佳比例才行。」最理想的比例，大約是倒入沙子總體積2%到5%的水。
事實上，這項研究結果早就展現在世人眼前了。傑胡提和闐(Djehutihotep)的墓中有一幅圖畫，上頭畫著一名工人站在拖著巨大雕像的拖車前，朝沙地上倒水的動作，而拖車則是一塊邊緣上翹的大木板。波恩說：「在埃及學家看來，倒水是淨化儀式的一部分，且從未以科學原理來解釋。」
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資料來源：Mystery Of How The Egyptians Moved Pyramid Stones Solved IFLS [May 5, 2014]
研究論文：A. Fall, B. Weber, M. Pakpour, N. Lenoir, N. Shahidzadeh, J. Fiscina, C. Wagner, and D. Bonn. Sliding Friction on Wet and Dry Sand. Phys. Rev. Lett. 112, 175502
譯者：柯宗佑 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。
責任編輯：Kerina Huang
原刊載於台大科教中心 CASE press