古夫金字塔是所有金字塔中之首，包覆著層層謎團，各種討論也圍繞著這個金字塔展開。這篇文章想談談這個金字塔。
古夫金字塔、跟卡夫拉金字塔、孟卡拉金字塔、獅身人面像等建築群被稱為吉薩金字塔群。但是他們位於開羅市區外的荒地上，從市區的開羅博物館開車到吉薩金字塔群，大概十七公里，直線距離則約十公里，一路上都未離開過市區。既然如此為甚麼不稱開羅金字塔群呢?
其實古代沒是有開羅的，開羅城是伊斯蘭法蒂瑪王朝統治時代，西元969年由名臣西西里的夏瓦爾(Jawhar al-Siqilli)在尼羅河東岸建造皇家城市，當時開羅的都會區比現在遠小。而在尼羅河西岸有一個比較小的聚落吉薩，在金字塔群建造中有工人城（workers' village）遺址，金字塔建造完成之後也有神廟等祭祀遺跡，到了七世紀伊斯蘭時代被稱為Giza(al-Jīzah)即渡口的意思。從時間論，吉薩聚落在西元前兩千六百年就存在，比開羅早了三千六百年；吉薩地名比開羅早了兩百七十年。吉薩外的荒地中有金字塔群，稱為吉薩大金字塔群，實屬理所當然。後來隨著經濟發展，雖然行政區還是比鄰的吉薩市跟開羅市，但市區逐步擴張，尼羅河東河西的都會區連成一片，所以讓人有了命名錯誤的奇特感受。
關於建造古夫金字塔的石材，近年混凝土假說在華語區中被反覆提及。這個假說是指吉薩大金字塔的石材並非天然石材，而是類似現代預鑄混凝土塊的人造石材。其實這個假說來自於法國材料學家Joseph Davidovits於1980年代起提出「地聚合物假說」(Geopolymer hypothesis)，主張吉薩金字塔石塊為人工澆鑄的人造石。該理論在其著作《The Pyramids: An Enigma Solved》（1988）中首次系統化闡述，並於《Ils ont bâti les pyramides》（2002）中進一步補充與擴展。
他主張吉薩金字塔的石材是人造石材基於兩個前提:1.岩石搬運過於困難、2.些石塊內部有顆粒狀物質跟氣泡，所以人造石澆築的假設更為合理。而且他自己也使用當地的自然物製造了一批符合他自己假說的人造石材。
這種Geopolymer在台灣一般翻譯為「無機聚合混凝土」。這種物質是由鋁矽酸鹽材料（譬如當地可取得的黏土、火山灰或石灰岩粉加上鹼性溶液（譬如氫氧化鈉或氫氧化鉀）進行聚合反應後，固化成類似石頭的固體。這種固體跟現代的水泥的水化反應(Hydration)不同，水化反應是水泥加入水之後水形成大量的水化矽酸鈣( C-S-H)凝膠以及氫氧化鈣，由水化矽酸鈣凝膠把氫氧化鈣連結在一起形成一個較為鬆散的整體。而聚合反應(Geopolymerization)則是由矽酸鋁礦物中的Si-O-Al 結構加入鹼性溶液後重組為一種密緻的三維網狀結構。
根據Joseph Davidovits教授的實驗，這種無機聚合混凝土，依照配方比例，抗壓可以達到 40–100 MPa，而依CNS規範，一般結構用混凝土抗壓強度約在20-80MPa不等，明顯更強。足以支撐古夫金字塔的重量。此外，在固化之前也能夠使用模具塑形，固化之後可以耐高溫(約1000度)、抵抗化學腐蝕等等，結構相當穩定。
不過這個學說並沒有成為學界主流，原因也很簡單，因為他的實驗有重大瑕疵。他曾經使用尼羅河泥+吉薩石灰岩粉+古埃及的泡鹼（Natron）製作人工石塊。但是泡鹼是一種類似湖鹽的天然礦物，裡面雖然有碳酸鈉與碳酸氫鈉等鹼性物質，但是要達成他的人工石合成，需要pH 13-14的強鹼環境，天然的泡鹼只有pH 10–11，酸鹼值差距了足足一千倍。所以他實際上利用了現代的純化技術提煉出強鹼來進行實驗，這種技術在古埃及是不具備的，質言之，也有失誠信。
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| 泡鹼 |
此外，他的學說雖然無法有效成立，但是確實很有創意，也提出了一些值得思考之處。確實部分石材內部發現氣泡以及不規則顆粒狀物，但是我們要先了解到金字塔的主要石材石灰岩是一種沉積岩，是一種層層沉積、經過地質活動增壓成為岩石。當中會有若干不規則結構跟孔洞稱為天然孔隙（Porosity），而天然孔隙的不規則型態來自成岩過程中的壓實、溶解、再沉積的過程，這也是岩石成岩過程中的常態。當學者看到精細打磨、精準拼接的石材會產生這是人造物質的直覺，假如又只採取局部樣本顯微觀察，很可能產生這「就是澆築結果的」偏差結論。實際上水泥的孔隙雖多但均勻，並非不規則形，而Geopolymer雖有不規則孔隙，但是開口呈現圓形且分布均勻，最重要的是，在微觀狀態下根本非晶體材料，跟石灰石材的差異一望可知。
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| 人造石的内核&膠質邊界結構 |
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| 石灰岩晶狀結構 |
至於他提及的石材搬運困境，可能因為跨界的關係，所以不甚了然。金字塔的石材有兩種，一種是包覆外層的高品質白色石灰岩，在距離吉薩金字塔群直線距離十七公里，尼羅河東岸的Torah採石場開採並運輸；另一種則是現在能看到的巨型方塊狀普通石灰岩，它們就在金字塔旁的岩場開採運輸，經考古學家證實，整個吉薩高地本來就是大石灰岩場，而距離古夫金字塔不足五百公尺的人面獅身像，就是整體岩場開採後剩下的一塊石材雕刻而成。可以想像古代的實際開採跟運送距離很可能只有一兩百公尺。
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| 從這張圖能看出人面獅身像到古夫金字塔的距離 |
部分質疑認為，以棕櫚木製成之雪橇或滾木結構難以承受數噸重石材。然而，此類質疑多見於非正式工程推測，缺乏材料力學與壓力分布之量化分析。埃及學奠基者威廉皮特理爵士(Sir William Matthew Flinders Petrie)在《The Pyramids and Temples of Gizeh》（1883）一書中指出，金字塔石塊的加工精度極高，部分接縫誤差小於 0.5 mm，顯示其施工技術達到極高水平。此種精度亦意味著石材在運輸與定位過程中，必須具備相當程度的工程控制能力。這種說法只讓學界產生了建構出正確運送模型的壓力，而非對於運送方式的否定。
而在1845年前後由普魯士埃及學泰斗卡爾萊普修斯(Karl Richard Lepsius)發現的Djehutihotep墓室浮雕中也明確的展示了古代埃及人運輸石製巨型物品的標準作業方式，與後代的非專業者想像不同，並非使用滾木，而係使用木橇跟濕沙，前方由多名工人使用挽索牽動。
既然我們知道當時真正的運輸方式，即可知當時石材運輸並非由單一接觸點承重，而是透過木橇底部廣泛接觸面分散壓力，使單位面積壓力遠低於木材抗壓強度。假設一塊十噸的大型金字塔石塊使用木橇搬運，觸地面積3m × 1m = 3m²。壓力僅有0.033 MPa(10,000 kg ÷ 3 m²≈ 3300 kg/m²即0.033 MPa)。當地的椰棗棕櫚(Date palm)，內層中層外層抗壓強度不同，內層結構較鬆軟，外層結構較密緻，抗壓強度也隨著由內到外分別為20、40、60MPa。即使取中層製橇，安全係數也超過了一百倍，如取外層，安全更無疏虞，完全可以承擔運輸的重任。此外，實驗研究顯示，在濕潤沙地上拖曳木橇可顯著降低摩擦阻力，進一步支持該運輸方式之可行性。
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| Djehutihotep是一個地方總督，他的墓室浮雕呈現了木橇+濕沙的運輸方式 |
楊慎說「滾滾長江東逝水」，歷史的洪流中誰又不是載浮載沉!能在學術的體系中成一家言並非容易的事情，但是做為學者的努力，卻是後來之人向上登頂的磚瓦，沒有甚麼研究是不具意義的!既然我們已經了解了Joseph Davidovits教授的實驗錯誤之處，也完全澄清了他的疑問，他的學說也可以在埃及學的滾滾長河中，悄然安眠了。
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