揭秘古罗马建筑为何上千年屹立可保持不倒
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揭秘古罗马建筑为何上千年屹立可保持不倒
据科学日报报道，没有去过罗马万神殿、图拉真市场、罗马斗兽场或者其它经历了时间的考验并矗立了近两千年的古罗马混凝土纪念碑的罗马之旅是不完整的。近日一支国际和跨学科研究人员小组利用美国能源部(DOE)劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的先进光源(ALS)X射线发现了理解罗马混凝土建筑的长寿和持久性的关键。
利用ALS光束线12.3.2，一种超导体弯曲磁铁X射线微观衍射的光束线，研究小组调查了罗马火山灰-石灰砂浆的复制品，后者曾经在康奈尔大学接受了断裂测试实验。在始建于公元110年的图拉真市场的混凝土墙壁上，这些砂浆连接了鹅卵石大小的凝灰岩和砖块碎片。通过观察砂浆在180天的固化过程中发生的矿物学变化，并将其与1900年历史的原始样本进行对比，研究小组发现一种透明的水合物会阻止微裂隙的传播。
“砂浆会通过板状水化硅铝酸钙(strätlingite)在原位置的结晶来阻止微裂隙，水化硅铝酸钙是一种可以加强界面区和胶结基质的持久的钙-铝-硅酸盐矿物，”带领进行这项研究的美国加州大学伯克利分校土木和环境工程学院的火山学家玛丽·杰克逊(MarieJackson)这样说道。“板状晶体的密集交互生长阻止了微裂隙的传播，同时保证了微观层面上的内聚力，这将进一步促进混凝土在地震活跃的环境里维持上千年的化学弹性和结构完整性。”这项研究被发表在期刊《美国国家科学院院刊》上，其它研究合作作者还包括艾瑞克·兰迪斯(EricLandis)、菲利普·布鲁内(Philip Brune)、马西莫·维蒂(Massimo Vitti)、陈恒(Heng Chen)、李琴飞(QnfeiLi)、马丁·库恩茨(Martin Kunz)、汉斯-鲁道夫·温克(Hans-Rudolf Wenk)、保罗·蒙特罗(PauloMonteiro)和安东尼·英格拉菲(Anthony Ingraffea)。
结合混凝土复合物的砂浆被用于建造罗马帝国的各大建筑结构，科学家们对它的浓厚兴趣并非因为它无人能及的弹性和持久性，而是因为它们能够提供的环境优势。大多数现代混凝土是与基于石灰岩的硅酸盐水泥相结合。生产硅酸盐水泥需要加热石灰岩与泥土的混合物制1450摄氏度，这一过程会释放大量碳，考虑到每年使用的硅酸盐水泥约为190亿吨，这将导致每年它产生的碳量组成了释放至大气层里全部碳的7%。
而相比之下，罗马建筑砂浆是由85%的火山灰以及水和石灰组成的混合物，因此它的煅烧温度要远低于硅酸盐水泥。粗糙的火山灰和砖块大约组成了混凝土的45%至55%。这一结果是导致碳排放的极大减少。“如果我们能够在特定混凝土生产过程中找到结合大量火山岩石组成物的方法，我们或可以极大的减少与这一生产过程相关的碳排放，同时提高它们的耐久性和机械阻力。”杰克逊说道。
作为研究的一部分，杰克逊和她的合作者利用ALS光束线12.3.2对只有0.3毫米厚的罗马砂浆切片进行X射线微观衍射测量。“我们获得了一个特定胶结微观结构很多不同点的衍射图样，”杰克逊说道。“这使得我们可以检测矿物聚集物的变化，后者将提供小区域内活跃的化学过程的精确指示。”
杰克逊和同事观察到的矿物学变化显示了随着钙-铝-硅水合物(C-A-S-H)的胶接逐渐合并，水化硅铝酸钙晶体在火山渣和砂浆基质之间的界面区生长，砂浆会在180天的时期内逐渐获得强度和韧性。界面区韧性的增强表现在桥连裂纹的形态学上，后者是由研究合作作者、美国缅因大学的兰迪斯利用对断裂的砂浆样本进行电子计算机断层扫描(即CT扫描)测量得到的。这些实验性结果与研究合作作者、杜邦科技公司的布鲁内对增加的断裂能量的计算结果相符合。水化硅铝酸钙晶体并未表现出任何腐蚀的现象，它平滑的表面暗示了长期的稳定性，类似于持续上万年的地质水化硅铝酸钙。
“水化硅铝酸钙晶体在原位置结晶产生了与观察到的任何硅酸盐水泥混凝土界面的微结构都不相同的界面区，”杰克逊说道。“硅酸盐水泥混凝土界面区较高的多孔性产生了裂缝通道容易产生和扩散的区域。”
杰克逊表示研究人员面临的未来挑战是“寻找激活创新混凝土里聚合物，例如矿渣和火山灰的方式，使得它们能够像罗马建筑砂浆一样在界面区形成加固的水化硅铝酸钙。”
康奈尔大学进行的断裂测试实验是由研究合作作者英格拉菲带领进行的。从罗马图拉真市场获取的砂浆样本是由研究合作作者维蒂提供的。研究合作作者库恩茨是ALS光束线12.3.2的首席科学家。这项研究得到了国家科学基金会和哈佛大学罗卜图书馆的资金支持。
欧洲历史 揭秘英国皇室为何能延续千年而屹立不倒
揭秘英国皇室为何能延续千年而屹立不倒
平静舒缓的泰晤士河是一条忙碌的水道，不时有游轮和驳船驶过。关于泰晤士河的航行，有一条已经执行近800年的规定。1215年签署的英格兰《大宪章》（MagnaCarta）第33条规定：泰晤士河以及英格兰所有河流上的一切鱼梁都必须拆除。
鱼梁是为了捕鱼而在河上修建的挡水堰，会妨碍船只航行。《大宪章》的规定使泰晤士河的通航得到保障。《大宪章》是一份政治文件，却涉及到了拆除鱼梁这样的事情。其实，《大宪章》有不少关于琐碎事项的规定，甚至还规定了寡妇的嫁资。
1215年6月15日，51岁的英格兰国王约翰（KingJohn）与起兵造反的贵族和主教们和解，签署了《大宪章》。《大宪章》并不是具有伟大理想的杰出人物的理性贡献。它不过是一群斤斤计较的臣属与一个雄心勃勃而又霸气不足的君主拔剑相斗后讨价还价的结果。它是一个停战协议，同时，国王对臣民做出承诺，承认臣属的权利。《大宪章》的效力并没有随着签约双方的离世而消失，没有因时代变迁而封存。它持续得相当久，它的基本原则影响至今，不仅影响着英国，还影响了全世界。
英格兰《大宪章》的签署被认为是宪政的起源。
内容
《大宪章》一共有63项条款，对自由、司法公正和财产权做出了规定，其中最重要的部分是限制国王权力，保障臣属权利。
其中关于自由的条款有：第1条承诺“英国教会当享有自由，其权利将不受干扰，其自由将不受侵犯”；第13条承认伦敦等城市的“拥有自由与自由习惯”；第63条重申“教会应享有自由”，并承诺“英国臣民及其子孙后代”“充分而全然享受《大宪章》所述各项自由、权利与特权”。
关于保障臣民财产权益的条款有：第2条到第11条对继承权、未成年继承人的权益保障、寡妇的权益保障、债务人抵偿债务等方面做出规定。
关于限制王室和政府权力的条款有：第25条规定一切郡、百户邑、小邑、小区均应按照旧章征收赋税，不得有任何增加；第28条规定，治安官和王室管家吏不得自任何人那里擅取谷物或其他动产；第30条规定，未经自由民同意，任何郡长或执行吏都不得擅取其车马作为运输之用；第31条规定，王室不得强取他人木材建筑城堡等；第23条规定不得强迫任何市镇与个人修造桥梁；第5条规定一切不正当不合法的地租与罚金一概免除。
《大宪章》第12条的内容是：如果国王被俘需要赎金，如果国王为长子举行授爵仪式需要花钱，如果国王为长女出嫁准备嫁妆需要费用，在这三种情况下，国王可以向他的直属附庸征收适当的援助金。除此而外，未经全国公意许可，国王将不得征收任何免服兵役税和援助金。
如果国王因某个事项，譬如对外战争，确实需要附庸们的经济支持，需要额外征收税赋，第14条规定，必须为此召开由教会主教、修道院长和贵族参加的全体会议讨论决定。召开这样的会议，国王必须提前40天向所有与会者送达会议通知，并在通知中明确会议的事由、时间和地点。
关于司法公正和法治的条款有：第38条规定，未有可信证据，不能使任何人经受审判；第45条规定，所任命法官、治安官、郡长和执行吏必须熟知法律。第39条写道：“任何自由民，如未经同侪（地位相当的人）的合法审判，或经国法判决，皆不得被逮捕、监禁、没收财产、剥夺法律保护权、流放或加以任何其他损害。”这个著名条款是现代英国和美国“保证人生而自由”的宪法概念的基础。
国王做了这么多承诺，如果不兑现怎么办？《大宪章》第61条有明确规定：贵族须推选出25位代表，监督《大宪章》的落实。如果其中有4人发现国王违约，即可向国王指出，要求其立即改正。国王须在40天内改正。如果国王没有改正，这25位代表即可联合全国人民，以一切方法向国王施以抑制与压力，诸如夺取王室城堡、土地与财产，以及他们认为合理的其他方式，但不能伤害国王及其家眷。
以上第61条和第14条是代议制得以形成的法律基础。《大宪章》虽然是国王与他的贵族臣属签署的，但第60条规定，其适用范围为全国臣民。国王授予封臣的所有的自由权利，封臣必须进一步授予他们的下属。（以上内容据《大宪章》第502—511页，詹姆斯·霍尔特，北京大学出版社）
核心
《大宪章》与现代宪法比较相去甚远，没有关于国家架构、权力性质、公民政治权利的阐述，其行文也不是法律文书或契约文字，而是国王对臣属与主教承诺的语气。它是一份保证书。它所涉及到的臣民权利也主要在财产权利方面，没有关于公民政治权利的表述。尽管如此，《大宪章》的历史意义仍然非常重大。
《大宪章》的核心是限制君主的权力，保护臣属的权利。如果没有臣属同意，除了常规的三项援助金（国王被俘、长子授爵和长女出嫁时的援助金）外，国王不得擅自增税；国王在立法征税等事项上要与臣属充分协商，征得臣属的同意，而且要提前40天送达告示；明确规定自由人享有人身自由和财产受到法律保护的权利；明确规定臣属有监督国王和反抗政府暴政的权力，并设立25人的常设机构。
《大宪章》的签署并不意味着民主政治的开始，它的前提是承认国王的权威和统治。但是，它也限制王权，不准君主为所欲为，并且把对君权的限制用文字明确下来，形成了事实上的契约，并约定了违约罚则。
《大宪章》体现了“法律至上，王在法下，王权有限”的原则；体现了政府和国王的权力必须受到限制的原则；并设立了监督约束机构，这是《大宪章》最重要的意义：统治者必须受到契约——执掌权力者与让渡权利者之间的契约——的约束。而且，《大宪章》“这样一份冗长、琐细和务实的文件之签署本身，就意味着将会有法治产生。”（《英格兰宪政史》第11页，F。W。梅特兰，中国政法大学出版社）
关于权力的契约与约束，还有法治，构成后来的宪政主义的核心。
源头
《大宪章》所表达的基本原则大都不是1215年的创新。有些原则是盎格鲁-撒克逊时代的传统，有些是诺曼征服时国王与附庸们的约定，还有些则是自治城市特许状的扩大。当然《大宪章》也有重要的创新，譬如成立25人的监督委员会。
英国是文明发育较晚的国家。当凯撒在公元前55年率领罗马军团跨越英吉利海峡踏上英格兰土地的时候，当地的凯尔特人还处于氏族部落阶段。罗马人统治英格兰近4个世纪，在此期间，英格兰保持了一定程度的地方自治传统，也受到罗马法治的影响。公元410年，西罗马帝国受到内乱和日耳曼蛮族侵扰，放弃了英格兰。
罗马人离开后，日尔曼的盎格鲁人、撒克逊人和朱特人涌入英格兰。盎格鲁-撒克逊人有着部落社会的民主传统，其首领是选举产生的。他们在英格兰建立多个小王国，仍召开民众大会，选举产生首领和国王。大事由民众大会决定，日常事务由首领和国王处理。当小王国在征战中合并为大王国时，小王国变成了郡。在郡一级，民众大会依然召开。王国事务由贤人会议决定。国王由贤人会议选举产生，贤人会议也能够废黜国王。贤人会议的组成并不固定，包括主教、修道院长、“方伯”（地方首领）、国王的臣僚等。在1066年的诺曼征服之前，英格兰的新国王是从已故国王的近亲中选举产生的。
盎格鲁-撒克逊人的贤人会议虽然已经从氏族部落的大众民主演变成了少数贵族的精英民主，但一直保持着对君权的强大制约力。梅特兰说：“诺曼征服前夜宪政的真正的积极因素在于，迄今为止还没有哪位国王未经王国大会（贤人会议）同意就自行立法或征税——这是最重要的。构成了对纯粹专制主义极具价值的阻碍，尽管强大的国王可以自己决定王国大会会成为什么东西。”（《英格兰宪政史》第41页）
1066年，诺曼人征服英格兰。率领军队入侵英格兰的是诺曼底大公威廉一世。威廉入侵英格兰，并没有获得他在诺曼底的附庸的普遍响应。这些贵族们不愿意跨海作战。他们认为，威廉要求继承英格兰王位不在他们规定的兵役义务之内，而且跨海出征要超过40天，超出了附庸每年服兵役的规定时间。威廉只好四处招兵买马，悬赏告示：谁愿意跟他去，就有希望得到战利品和土地。许多来自佛兰德斯、布列塔尼、安茹、美因茨和普瓦图（今天的法国、比利时、荷兰、德国一带）的人汇集到了威廉旗下。这些人在诺曼征服后成了英格兰的新贵族。
跟随威廉打天下的贵族及其后代认为，他们的权利不是国王恩赐的，而是参与打天下换来的，不能被随意剥夺。由于国王没有常备军，必须依靠贵族的军事支持，因此不可能像中国皇帝那样，兔死狗烹或杯酒释兵权、高高在上独享大权。
威廉一世死后，选举的传统保存下来。他的两个儿子，第二个国王威廉二世和第三个国王亨利一世，都不是长子，“依据当时的观念，都不能依据继承权来主张王位，他们都诉诸了选举，依靠的是民众的支持。”第四个国王斯蒂芬也被迫“通过选举来主张自己的权利。”签署《大宪章》的约翰国王能够登基也与选举有关。（《英格兰宪政史》第65页）
另一方面，诺曼人由于政治上发育较晚，他们本能地保持着对权力警惕和制衡的传统，坚持契约的对等性；再加上英国原有的盎格鲁-撒克逊人的民主传统，英国国王强化权力的企图受到臣民的强烈抵制。
笼子与权力
签署《大宪章》的约翰国王是诺曼征服后的第7代国王。约翰是一个试图有所作为的国王。但是他连吃败仗，丢失了包括诺曼底在内的法国领地。为了夺回失去的领地，他超出常规强行增加税赋。约翰与他的贵族附庸们的关系本来就不好。历史学家屈勒味林对他的评价是：“本性虚伪，自私，而又残暴，故最易为人所痛恨。”这样一个招人厌恶的国王试图加税，遭到贵族的联合反对。1215年5月5日，贵族们宣布不再效忠国王，举兵造反，并在市民的支持下占领了伦敦。约翰国王迫于无奈，才签署了《大宪章》。
造反的贵族和市民们并没有取代国王、改旗易帜的企图。他们只是要限制国王的权力，保护自己的财产不被剥夺，自由不被侵犯，寻求司法公正。他们不是要改朝换代，而是要制作一个结实的笼子，把君主的权力关在里面。
《大宪章》主要是贵族权利的诉求，也涉及到自治城市的市民和贵族的附庸。而对权力的约束一定会使整个社会受益。
《大宪章》虽然限制了国王的权力，但是某种意义上也使得王室受益。人类历史上那么多王室都被灭族了，有的王族灭绝得十分惨烈。而英国的诺曼王族却延续了近千年。这是人类历史上可以追溯得最久远的王族之一。帝王血脉延续长远的诀窍就是放弃权力。由于权力受到宪政的限制，国家最终实行了君主立宪制，英国国王成了安全、荣耀、潇洒的虚君。
当然，帝王们放弃权力绝不是情愿的。《大宪章》签署之后，英国人又多次进行流血斗争，甚至在1649年把违约的国王查理一世送上了断头台，王室才逐渐被迫放弃权力，还权于民。
时代背景
从《大宪章》可以看出，英国国王与东方帝王相比真是太窝囊了。英国的臣属不仅不以君为纲，不三拜九叩，居然与君主讲条件、限制君主的权力，还居然成立监督君主的机构，甚至还能够以夺国王城堡抢王室土地财产相威胁。这在东方都是大逆不道、千刀万剐的谋逆之罪。
英格兰《大宪章》以及宪政制度的出现并不是孤立现象，而是中世纪欧洲封建制度发展的一个结果。屈勒味林指出：“宪政主义源于封建主义。”
（《英国史》上，第196页，中国社会科学出版社）在封建制度下，领主与附庸之间的关系本质上是交换关系、契约关系。《大宪章》就是这种契约的书面化和制度化。
不只是英国有《大宪章》，欧洲其他一些国家在中世纪后期也出现了类似的文件。霍尔特说：“12、13世纪的自由不是由一个国家感染传播到另一个国家的，它们是当时那种氛围本身的一部分。”
自治城市的特许状与《大宪章》的性质相近，《大宪章》也可以看作是城市特许状的扩展。伦巴第同盟在1183年与腓特烈一世皇帝签署的和约、1188年莱昂国王阿方索九世发布的对封臣授予特权的敕令、1205年阿拉贡国王彼得二世为加泰罗尼亚起草的妥协性文件和1222年匈牙利国王授予封臣的诏书等，都是类似《大宪章》的文件。在英国，早在《大宪章》签署115年前，国王亨利一世登基时就发布过一个具有里程碑意义的《自由宪章》（CharterofLiberties）。亨利的《自由宪章》是《大宪章》的先声。
所以，霍尔特在他那本与《大宪章》同名的书中说：“英国国王约翰不得不通过授予自由宪章而结束一个艰难的战争时期，并没有什么特别的。
坚持的臣民
《大宪章》的条款自确立之日起就一直被较真的英国臣民坚持着。
任何专制者都是臣民权利的天然剥夺者。所有的国王都希望自己可以随心所欲，随意剥夺臣属和人民的自由，任意征税。英格兰国王也不比其他国王开明。国王签署《大宪章》，是因为屡次战争的失败削弱了他的权力。《大宪章》以及宪政制度的出现并不是由于国王开明或仁慈，而是臣民用刀剑逼出来的，是战争的结果。臣民的权利不是君主恩赐的，而是他们自己争取来的。
从《大宪章》签署的1215年，到国王亨利四世在位的15世纪初期，期间将近200年，《大宪章》不断地被历任英国国王确认，达32次之多。英国宪政的发展是在权力与权利的反复较量中推进的，在斗争与妥协、流血与谈判中推进，是在回潮复辟与反回潮反复辟的纠缠中推进的，直到17世纪英国宪政革命才最终获得成功。
宪政主义的发展也是法律体系建立和完善的过程。英国宪政革命过程中形成的《权利请愿书》、《人身保护法》、《权利法案》和《王位继承法》等，形成具有宪法性质的法律体系。人类历史上第一部专门的成文宪法是1787年的《美利坚合众国宪法》及随后的《权利法案》。法国最早的宪法性文件是《人权与公民宣言》。现代宪政的核心是公民遏制执政者的权力。
宪政的意义在于：提升了法律的作用，确认了法律至上的原则，法律从治民的手段演化为限制权力的武器，人类社会得以实现真正的法治；实现了对权力的约束，把权力关在了笼子里，让它只能为人民服务，而不能戕害人民；从枪杆子决定统治转变为法律决定统治；约束的刚性和规则的一致性，带来了政治的稳定性。
宪政的要素
尽管《大宪章》与现代的宪法比较相去甚远，但它被认为是现代宪政制度的源头，具有奠基性的意义。
那么，什么是宪政？
宪政是一种政治架构，是把权力纳入法律框架内、对权力作用有明确界定和限制的政治架构。对权力作用的界定与限制，是通过专门的法律——宪法，或以若干法律构成的具有宪法功能的法律体系——明文规定的，并通过有效的机构和措施保障这些规定的实现。
宪政的起源并非由于争取民主权利的努力，而是限制专制权力的努力。宪政的出现是人类对权力膨胀的危害做出的反应，是约束权力的措施。宪政是人类为权力制造的笼子，以限制权力的越界和蛮横。
宪政的第一要素是“宪法至上，权在法下”。
人类早在4000多年前就制定法律，但宪法的出现只是近几百年的事。宪法的英语原意是架构、构造的意思，表明其规定社会共同体政治框架的功能。宪法不用于一般的法律种类。刑法是针对社会成员犯罪行为的，民法是关于社会成员之间纠纷的，而宪法则是确定执掌权力者与全体社会成员的关系的，是关于权力的授予、应用与作用边界的法律，也是明确社会成员权利的法律。
宪政的第二个要素是宪法的实行。
没有哪个统治者不说好话，不自称是人民的当然代表。但他的所做与所说常常不一致，甚至相反，而被统治者无可奈何。有的国家有非常好的宪法，但统治者只是用它来骗人，从来不曾真正实行过。所以，宪政的要义不仅在于宪法的条文，更在于宪法的实行，在于有效的监督与制约机制的建立。宪政强调的是权在法下，任何人都要服从法律；对于不服从者，必须有制约措施。
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