在意大利的首都罗马，有一座屹立近2000年的古老神殿，这就是万神殿。作为迄今唯一一座完整保存的罗马帝国时期建筑，万神殿始建于公元前27—前25年，由罗马帝国首任皇帝屋大维的女婿阿格里帕建造，用来供奉奥林匹亚山上的罗马诸神，并纪念屋大维打败安东尼和著名的埃及艳后克里奥帕特拉。
公元80年，万神殿的大部分毁于火灾。公元118—128年，当时的罗马皇帝哈德良在原址修复重建。将近2000年过去了，万神殿依然屹立在罗马城里，建筑内的大理石饰面、拱门、穹顶还完整如初。
万神殿的主体建筑呈圆顶圆柱形，有点像一个大型蒙古包。它的顶部是一个巨大的穹顶，北侧连接着一个颇具气势的科林斯柱式门廊，这里是神殿的入口。走进万神殿，映入眼帘的是近6000平方米的宽阔空间，面积相当于13个篮球场。由于独特的穹顶设计，大殿里一根立柱都没有，显得格外宏伟。抬眼望去，就是令人惊叹的巨大穹顶，它的跨度达到了43.3米。神殿的高度与穹顶直径相同，相当于14层楼高。穹顶内部雕凿出五层凹格，凹格的面积逐层缩小，更加衬托出穹顶的巨大和高不可及。更令人称奇的是，穹顶的顶部有一个直径8.9米的圆形大洞，被称为“穹顶之眼”。阳光从这里照射进来，并随着太阳的运动而缓缓移动，让整个空间显得神秘肃穆，充满神圣庄严的气氛。
这座宏伟的穹顶建筑，栉风沐雨历尽沧桑，屹立近2000年不倒，堪称建筑史上的奇迹！万神殿的地基、墙壁和穹顶，从下往上结构的厚度逐渐递减。底部地基的厚度达到了7.3米，穹顶底部墙壁的厚度也有6米。穹顶从下往上也是逐渐变薄，到最顶部，厚度已经减小到了1.5米。这样就大大减轻了它的重量。万神殿穹顶的内壁被雕凿成一个个凹陷的方格，减料减重而强度不受影响。这样的设计不仅使厚度的递减更为合理，而且也具有非常好的视觉效果，让整个穹顶看上去仿佛一幅充满立体感的壁画，十分美观。
▲罗马万神殿油画（乔瓦尼·保罗·帕尼尼绘于1732年）万神殿下部支撑穹顶的厚厚墙壁上，开辟了7个凹室作为祭龛。祭龛里原来放置的可能是神像，现在则是一些名人的墓室，包括意大利统一后的第一任国王维克托·伊曼纽尔二世、文艺复兴三杰之一——伟大的画家拉斐尔等。神殿的地面由大理石铺成，设有22个巧妙隐藏的小孔，可以排走透过“穹顶之眼”降落的雨水。除了精巧的力学结构，在几何造型上，万神殿的剖面恰好可以容得下一个整圆，有一种和谐、完美的寓意。它的内部墙面分为两层，并且比例接近于黄金分割。诸如此类的众多特点，使它成为通过几何形式达到构图和谐的古代建筑典范。
▲万神殿内景剖面图。它的内部尺寸恰好可以容得下一个整圆万神殿独特的“穹顶之眼”设计一直让人们大惑不解。有人从力学结构上分析，说它减轻了穹顶的重量，从而降低了倒塌的风险；有人认为其主要功能是为了照明，因为它是整个大殿唯一的自然采光孔；还有人认为，它是为了在炎炎夏日给整座建筑降温。现在人们发现，万神殿很可能是按照太阳的周年运行规律设计的，整座神殿可以看作一个巨大的日晷！穹顶之眼就是阳光的入射通道。
▲从万神殿“穹顶之眼”射入的阳光，随着太阳的运动而缓缓移动和常见的古建筑不同，万神殿的入口位于北边而不是南边。正午的阳光会通过穹顶之眼照射到北边的入口附近，这样的设计，是为了在某些特定的日子举行一些重要仪式。我们知道，一年之中的正午时刻，太阳的高度随日期不同而有所变化。冬季太阳高度低，阳光入射（与水平线的夹角）角度小，只能照在穹顶上。夏季正午时太阳高度大，阳光的入射角度也大，可以照在神殿的地板上。根据正午时刻阳光照射点的位置，人们可以知道当天是什么日期，这和我国古代的圭表有异曲同工之妙。在3月的春分日和9月的秋分日，正午时的阳光恰好照在拱门的上方，这两个时刻对罗马人具有重要意义——被认为是最能接近天堂和神明的时刻。尤其是4月21日，这天正是罗马建城纪念日，正午时分的阳光恰好照在拱门的入口处。皇帝在此时步入神殿，耀眼的阳光不偏不倚地聚集在他的身上，万众瞩目。在这个时刻举行一些仪式，不仅能强化他的神圣和威权，同时也强化了罗马的荣耀。
万神殿的穹顶尺寸、穹顶之眼的大小、入口拱门的高度和宽度，都符合这一设计理念。在罗马，春/秋分日以及4月21日正午时分的阳光入射角分别是48°和60°。由于门廊的高度大约为13米，要想让阳光以这两个角度入射到门口，则合理的穹顶直径就必须在44米左右。穹顶之眼的孔径则是根据入口的宽度来确定的。遥远的太阳光照射到地球上，基本上是平行光，所以穹顶之眼的大小就和入口门廊的宽度差不多，这样能保证正午的阳光恰好照射出一个和门洞差不多宽的光斑。
▲每年的秋分日，正午时分的阳光正好照耀在万神殿入口的拱门上方这一论断还有更多的佐证。例如，用开孔的半球做日晷，在古罗马是早有先例的。在西班牙南部古罗马时代的古城BaeloClaudia就出土过一个这种形制的日晷。它是一个由石膏铸造的空心半球，顶部有一个洞，根据从洞口入射的阳光，能从球体里的刻度上读出时间。万神殿的穹顶设计和它可谓如出一辙。万神殿的设计和建造，以天文学为纲，融合了几何、力学、建筑学、工程学等诸多科学和技术。它不仅是一处珍贵的文化瑰宝，同时也是一座杰出的科学殿堂。
本文节选自《百科知识》2021.09A
