Wie konnten die alten Ägypter riesige Pyramiden bauen?
Die Cheops-Pyramide mit einst fast 150 Metern Höhe war rund 4.000 Jahre lang das höchste Bauwerk der Welt. Und sie kann heute noch besichtigt werden – wie so viele andere Pyramiden auch. Doch wie konnten die alten Ägypter solch mächtige und langlebige Bauwerke errichten?
Die Pyramiden von Gizeh sind rund 4.500 Jahre alt und ein Musterbeispiel ägyptischer Baukunst.
Foto: Panthermedia.net/Givaga
Eins vorweg, es ist noch keinesfalls vollständig geklärt, wie die alten Ägypter riesige Pyramiden bauen konnten. Nach wie vor beschäftigen sich zahlreiche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Ingenieure mit den Geheimnissen der monumentalen Bauwerke. Neben vielen Fabeln und Legenden ist an der einen oder anderen Stelle aber sicherlich auch einiges an Wahrheit dabei. Schauen wir uns also an, wie die Pyramiden vor rund 4.500 Jahren entstanden sein könnten. Wir konzentrieren uns hierbei hauptsächlich auf die Cheops-Pyramide, die sicherlich die Königin unter all den Pyramiden ist, die von den antiken Baumeistern einst in den Wüstensand gesetzt wurden.
Inhaltsverzeichnis
- Welche Funktion haben Pyramiden?
- Cheops-Pyramide besteht aus fast drei Millionen tonnenschweren Steinblöcken
- Der Bau der Pyramide scheint eigentlich unmöglich
- Wie wurde das Material bearbeitet?
- Wie funktionierte der Steintransport beim Pyramidenbau?
- Wurde die Djoser-Pyramide mit einem hydraulischen Aufzug gebaut?
- Warum wissen wir so wenig über den Bau der Pyramiden?
Welche Funktion haben Pyramiden?
Bevor wir die ingenieurtechnischen Aspekte der Pyramidenbauweise betrachten, ist es wichtig, den kulturellen und historischen Kontext zu verstehen. Pyramiden wurden im alten Ägypten vorrangig als majestätische Grabstätten errichtet. Diese monumentalen Bauwerke dienen als letzte Ruhestätten für die Mumien ägyptischer Herrscher – der Pharaonen – und deren Familien, einschließlich berühmter Königinnen wie Kleopatra VII., die als eine der prominentesten Figuren der ägyptischen Geschichte gilt.
Im Innern der Pyramide befinden sich Grabkammern, die oft reich mit Schätzen, Juwelen und kunstvollen Artefakten ausgestattet wurden. Das Grab des Pharaos Tutanchamun, welches 1922 im Tal der Könige entdeckt wurde und fast unberührt blieb, ist sicherlich das bekannteste Beispiel dafür. Es vermittelt bis heute ein lebendiges Bild des antiken Reichtums und zieht zahlreiche Besucher an, die die Geschichte und Kultur Ägyptens erleben möchten.
Cheops-Pyramide besteht aus fast drei Millionen tonnenschweren Steinblöcken
Insgesamt ziehen sich 106 Pyramiden wie eine Kette durch Ägypten, wobei die genannte Cheops-Pyramide in Gizeh die größte von ihnen ist. Für ihren Bau mussten 2,6 Millionen Steinblöcke zur Baustelle gebracht werden – wobei jeder Block durchschnittlich 2,5 Tonnen auf die Waage bringt. Das alleine erfordert eine logistische Meisterleistung, die seinesgleichen sucht. Teilweise musste das große und sperrige Material mehr als 800 Kilometer weit transportiert werden.
| Unglaublich: Forschende haben errechnet, dass bei einer Bauzeit von 20 Jahren und 10 Stunden täglich, alle zwei Minuten ein Steinblock hätte angeliefert werden müssen. |
Die Steine für den Pyramidenkomplex von Gizeh wurden aus dem nahe gelegenen Mokattam-Gebirge geholt. Für den Pyramidenbau kamen zum Beispiel Kalkstein, Granit und Sandstein zum Einsatz. Heute würde man über solch ein Mischmauerwerk die Nase rümpfen, aber es hat funktioniert, die Pyramiden stehen heute noch nahezu vollständig.
Nahezu vollständig aber nur deshalb, weil zum Beispiel die Cheops-Pyramide geplündert wurde. Bevor die Außenverkleidung und Teile der Spitze geklaut wurden, war sie 146 Meter hoch und hatte eine Grundfläche von 53.000 Quadratmetern, heute ist sie gut zehn Meter niedriger und hat eine nicht mehr ganz so große Grundfläche.
Der Bau der Pyramide scheint eigentlich unmöglich
Schaut man sich die Cheops-Pyramide genauer an, scheint es nahezu unmöglich, dass diese von Menschenhand erschaffen wurde. Das gilt insbesondere vor dem Hintergrund, dass die antiken Baumeister im Vergleich zu heute nur einfache Hilfsmittel kannten. Da ist es kein Wunder, dass in den 1970er-Jahren der Buchautor Erich von Däniken behauptete, dass die Pyramiden von Außerirdischen gebaut wurden. Solche Theorien hat die Wissenschaft jedoch längst widerlegt.
Erstaunlich ist zum Beispiel, wie genau die Steinblöcke der Pyramide geschlagen wurden, es würde lediglich eine Rasierklinge zwischen die Blöcke passen. Die Maßtoleranz beträgt 0,2 Millimeter – das lässt doch den einen oder anderen modernen Baumeister vor Neid erblassen. Dazu weichen die Fundamente der Pyramide auf einer Kantenlänge von rund 230 Metern nur maximal 16 Millimeter von der Horizontalen ab. Und das alles ohne moderne Messinstrumente, eigentlich unglaublich. Wie Forschende der TU München die Cheops-Pyramide zerstörungsfrei vermessen haben, können Sie hier nachlesen.
Ähnlich maßgenau arbeiteten die ägyptischen Baumeister bei den rechten Winkeln, die heutige Ingenieure auch mit lasergestützten Messapparaten nicht besser hinbekommen würden. Es scheint irgendwie nahezu unmöglich, dass die antiken Baumeister solche Leistungen erbringen konnten, zumal einige Forschenden der Meinung sind, dass bei Grundsteinlegung der Pyramiden noch nicht einmal das Rad bekannt war. Und es wird noch unglaublicher – wie konnten die Arbeiter die tonnenschweren Steine überhaupt auf eine Höhe von 150 Metern bringen?
Wie wurde das Material bearbeitet?
Im vorherigen Abschnitt haben wir berichtet, wie unglaublich präzise die Ägypter die Steinblöcke bearbeiteten. Mit welchen Werkzeugen haben dies die ägyptischen Steinmetze geschafft? Durch die Analyse überlieferter Werkzeuge und von Bearbeitungsspuren konnten Forschende dies nachvollziehen.
Weichere Steine wie Kalkstein, Sandstein und Alabaster konnten sie effektiv mit Kupferwerkzeugen formen, während für härtere Steine wie Granit, Quarzit und Basalt Steinwerkzeuge zum Einsatz kamen. Kupferwerkzeuge hinterließen Spuren und abgebrochene Kanten, die in einigen archäologischen Funden entdeckt wurden. Zum Glätten des feinen Tura-Kalksteins dienten schmale Meißel, während die Formgebung der Granitblöcke mit schweren Doleritschlegeln und für die Feinarbeit mit kleineren Steinen erfolgte.
Bei der Arbeit mit Granit wurden Kupfersägen und -bohrer verwendet, wobei ein Schleifgemisch aus Wasser, Gips und Quarzsand das eigentliche Schneiden übernahm. Reste dieses Gemischs sind heute noch an manchen Stellen sichtbar, und die Technik der Röhrbohrung mit Kupferinstrumenten ist aus der Zeit des Alten Reiches überliefert.
Ganz gleich, wie der Steintransport erfolgte, Sklaven waren fester Bestandteil der ägyptischen Kultur. Die Peitsche durfte dabei nicht fehlen.
Foto: Panthermedia.net/vectorlab
Wie funktionierte der Steintransport beim Pyramidenbau?
Wir hatten an anderer Stelle bereits erwähnt, dass die Steinblöcke für den Pyramidenbau durchschnittlich 2,5 Tonnen schwer waren, die Deckenplatten für die Grabkammern brachten sogar bis zu 40 Tonnen auf die Waage. Da wäre es sogar mit heutigen Hilfsmitteln nicht so ohne Weiteres möglich, diese zu transportieren und an den richtigen Platz zu heben.
Wie das die alten Ägypter logistisch und technologisch schafften, wird unter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Ingenieurinnen und Ingenieuren durchaus kontrovers diskutiert. So gibt es zum Beispiel verschiedene Rampentheorien, aber auch eine Aufzugs- und eine Krantheorie. Eventuell wurden aber auch verschiedene Techniken miteinander kombiniert.
Da uns einige Leserbriefe zum Transport der Steinblöcke erreicht haben: Es geht hier nicht darum, wie die Steine zu den Pyramiden gebracht wurden. Das ging in der Regel mit Schiffen über den Nil. Wir haben uns vielmehr damit beschäftigt, wie die tonnenschweren Steine zu über 100 Meter hohen Pyramiden gestapelt werden konnten.
Wurden die Pyramiden mithilfe von Rampen gebaut?
Alle Rampentheorien gehen davon aus, dass Holzschlitten und Rollen für den Transport der Steine vom Anlieferungsort zur Pyramide verwendet wurden. Und auch dafür, die Steine an ihren vorgesehenen Platz auf der Pyramide zu bekommen.
Die Entdeckung einer antiken Rampe bei Hatnub könnte diese Theorien bestätigen. Es gibt verschiedene Rampentheorien, die wir nachfolgend kurze vorstellen möchten. Wir möchten aber auch voranstellen, dass sich selbst die Expertinnen und Experten uneins sind, welche der Theorien am wahrscheinlichsten sind.
- Gerade Außenrampe: Dieser Rampentyp wäre in direkter Verlängerung zur Pyramidenbasis gebaut worden, proportional zum Wachstum der Pyramide.
- Innen- und außenliegende Rampen: Bei diesem Rampentyp wären sowohl interne als auch externe Elemente miteinander kombiniert worden, wobei interne Rampen im späteren Baustadium zum Einsatz kamen.
- Tangentialrampen: Dieser Rampentyp erlaubt den Transport auf allen vier Seiten der Pyramide und die gleichzeitige Aufschichtung der Blöcke mit einer Rampenneigung von 24 Grad.
- Spiralförmige Rampen: In diesem Fall wären die Rampen spiralförmig um die Pyramide gebaut worden. Im Jahr 1956 stellte Dows Dunham die Theorie auf, dass vier Rampen, jeweils von einer Ecke ausgehend, in gegen den Uhrzeigersinn auf den gestuften, unverschalten Lagen der Pyramide nach oben führten. Günter Fischer erläutert in seiner Arbeit „Der Bau der Cheops-Pyramide. Analyse und Modellentwicklung“, dass der Bau der Cheops-Pyramide über einen spiralförmig um das Bauwerk verlaufenden Transportweg realisiert wurde.
- Tunneltheorie: Bei dieser Abwandlung der spiralförmigen Rampen wären die Rampen als Tunnel innerhalb der Pyramide ausgeführt worden. Nach Beendigung des Pyramidenbaus hätte der Tunnel von oben nach unten verfüllt werden können.
- Treppentheorie: Der antike Geschichtsschreiber berichtet, dass die Verkleidungssteine zum Schluss geglättet worden seien. Zuvor seien sie jedoch abgestuft wie Treppen gewesen, Bauarbeiter und Hilfskräfte hätten sie somit begehen können.
Wurden die Pyramiden mithilfe von Aufzügen gebaut?
Schauen wir uns die Aufzugstheorie an. Hierbei wurde jeder Steinquader über eine Rampe aus festem Nilschlamm geschleift, während gleichzeitig auf einer parallel liegenden Bahn daneben ein Korb mit Gegengewicht nach unten rutschte. Dabei halfen Seile und Umlenkrollen.
Sobald die Last oben ankam, stiegen die Arbeiter für den nächsten Transportvorgang erneut die Rampe hinauf. Um den Übergang zu höheren Bauebenen zu optimieren, wurden Aufzüge an verschiedenen Seiten der Pyramide eingesetzt. In den höheren Ebenen, wo der Platz begrenzt war, erfolgte der Gegengewichtsbetrieb auf gegenüberliegenden Seiten, wodurch Umlenkrollen überflüssig wurden.
Für die besonders schweren Granitblöcke der Grabkammerüberdachung wurde angenommen, dass sie in einer frühen Bauphase über kleine Hebelbewegungen, Stützkonstruktionen und kurze Rampen auf die nächsthöhere Ebene transportiert wurden.
Senkrechter Aufzug
Eine alternative Theorie beschreibt einen senkrechten Gegengewichtsaufzug mit zwei Schächten im Zentrum der Pyramidenbasis, die über Tunnel zugänglich und später verschlossen wurden. Dieses System ermöglichte den Aufbau eines Turms mit senkrechten Wänden als temporäre Struktur während der Konstruktion, welche ausreichend Arbeitsfläche bot und nach Fertigstellung der Pyramide abgetragen wurde.
Die Seilwinden-/Umlenkrollentheorie
Die Seilwinden-/Umlenkrollentheorie schlägt vor, dass Seilwinden, angetrieben von Menschen oder Tieren, und Flaschenzüge verwendet wurden, um die Blöcke zu heben oder zu ziehen, wobei Umlenkrollen den Zug von der Basis aus ermöglicht hätten.
Wurden die Pyramiden mithilfe von Kranen gebaut?
Neben den Anhängern der Rampen- und der Aufzugstheorie gibt es unter den Forschenden auch noch welche, die eine Krantheorie bevorzugen. In diesem Fall wären die Steine in Körbe verfrachtet worden, die von Kränen, die strategisch auf jeder Ebene der Pyramide positioniert waren, nach oben gezogen wurden.
Diese Kräne waren so konzipiert, dass sie die Lasten ähnlich wie bei einer Staffelübergabe von einer Ebene zur nächsten weiterreichen konnten. Jeder Kran arbeitete wie eine Balkenwaage mit einem Korb für die Last und einem zweiten für das Gegengewicht. Arbeiter, die als Gegengewicht dienten, stiegen in den entsprechenden Korb und konnten diesen nach dem Anheben der Last über ein Seil oder eine Gangway verlassen.
Sobald der Block oben war, drehte sich der Waagebalken, um ihn abzusetzen, woraufhin der nächste Kran den Vorgang wiederholte. Es gibt auch Spekulationen über den Einsatz von Hebeböcken mit Zugvorrichtungen. Ein Gegenargument für die Kran- und Aufzugstheorien ist das Fehlen von Verankerungen in den Pyramiden, die auf die Existenz solcher Anlagen hinweisen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass solche Strukturen später verdeckt wurden.
Welche Theorie ist am wahrscheinlichsten?
Sie haben jetzt die verschiedenen Theorien zum Steintransport kennengelernt, doch welche ist am wahrscheinlichsten? Das ist schwer zu sagen, denn jede Theorie hat ihre Schwachstellen und es bleiben viele Fragen offen:
- Der Haken an der Theorie mit den geraden Rampen ist, dass die Rampe bei einer Steigung von fünf Prozent für die letzten Steinblöcke (der Cheops-Pyramide) drei Kilometer lang hätte sein müssen. Ob dafür genügend Platz gewesen wäre, ist fraglich.
- Auch bei der spiralförmigen Rampe ist der Weg ein wichtiges Kriterium. Dieser beträgt maximal 1,8 km, nach oben hin wird er kürzer, ist aber immer noch fast 1 km lang. Theoretisch hätte man aber in rund 19 Jahren die innere Stufenpyramide fertigstellen können.
- Wären die Rampen aus Holz gebaut worden, ist fraglich, ob es überhaupt so viel davon in Ägypten gegeben hätte. Das Material war Mangelware.
- Für die Verwendung von Aufzügen, Seilen und Kranwinden fehlt bis heute jeder Beweis. Das heißt aber nicht, dass die Ägypter solche Maschinen zur Verfügung hatten.
Wurde die Djoser-Pyramide mit einem hydraulischen Aufzug gebaut?
Zu den beschriebenen Theorien kommt im Juli 2024 eine weitere hinzu: Eine kürzlich veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Djoser-Pyramide, die älteste ägyptische Pyramide, mit Hilfe eines hydraulischen Systems erbaut wurde. Die Landschaft um die Djoser-Pyramide in Saqqara und die Struktur der Pyramide selbst deuten auf ein komplexes Wassermanagementsystem hin. Diese Theorie wird durch eine detaillierte Untersuchung der Geographie, Hydrologie und Archäologie der Region gestützt.
Für die Studie, die auf ResearchGate veröffentlicht wurde, analysierte das französische Forschungsteam unter anderem die Wassereinzugsgebiete und Kanäle rund um die Pyramide. Das Wassermanagementsystem der Pyramide bestand demnach aus einem Kontrolldamm und einer Reihe von Felskammern, die durch Kanäle miteinander verbunden waren. Dem Team zufolge ähnelt dieses System modernen Wasseraufbereitungssystemen mit Absetzbecken und Klärsystemen.
Hydraulischer Hebemechanismus statt Rampen oder Rollen
Es wird vermutet, dass die alten Ägypter die Hydraulik nutzten, um die massiven Steine zu heben und zu transportieren. Der innere Aufbau der Pyramide von Djoser deutet auf die Verwendung eines hydraulischen Hebemechanismus hin. Dieser Mechanismus hätte sedimentfreies Wasser durch Schächte gepumpt, um die Steine an ihren Platz zu befördern. Diese Idee widerspricht den bisherigen Annahmen, dass Rampen und Rollen für den Bau verwendet wurden.
Die Forschenden bauten ein mechanisches Modell, um die Funktionsweise des hydraulischen Hebemechanismus zu veranschaulichen. Mit Hilfe von Satellitenbildern und digitalen Geländemodellen wurden der Wasserverbrauch und die Hebeleistung des Systems berechnet. Die Analyse ergab, dass das im Wadi Taflah-Becken verfügbare Wasser ausreicht, um die für den Bau der Pyramide erforderliche Wasserkraft zu erzeugen.
Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die alten Ägypter über ein bemerkenswertes Verständnis der Hydraulik verfügten. Weitere geologische Studien und Probenanalysen sind notwendig, um die Betriebszeit und Effizienz des vorgeschlagenen hydraulischen Systems genauer zu bestimmen. Diese neue Sichtweise auf den Pyramidenbau könnte auch darauf hindeuten, dass andere antike Zivilisationen ähnliche Technologien verwendet haben.
Warum wissen wir so wenig über den Bau der Pyramiden?
Während es aus der Römerzeit jede Menge Dokumente über die Bautechnik gibt, fehlen diese bei den ägyptischen Bauwerken fast vollständig. Die wurden zwar rund 2.000 Jahre zuvor gebaut, aber ist dennoch auffällig, dass so wenig über den Stand der Forschung bei den Ägyptern bekannt ist. Die Erklärung: Fast das gesammelte Wissen des ägyptischen Volkes wurde im 4. Jahrhundert vor Christus von Alexander dem Großen zerstört. Die geretteten Bücher verbrannten zu Cäsars Zeiten dann in der Bibliothek von Alexandria.
Aktuelle Forschungsergebnisse zu den ägyptischen Pyramiden weisen darauf hin, dass die alten Ägypter in wissenschaftlichen Disziplinen wie Mathematik anderen Kulturen voraus waren. Es gibt Hinweise darauf, dass sie bei der Konstruktion ihrer monumentalen Pyramiden bereits das Konzept der Kreiszahl Pi kannten und anwendeten. Pi beschreibt das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser und ist ein fundamentales Element in der Geometrie.
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