文艺復兴时期该建筑物成為了义大利建筑师们殷切学习的对象；1435年，罗马元老院宣布对该建筑进行保护。

对万神庙真正的破坏是在16世纪中叶。当教廷準备重建圣彼得大教堂时，教宗乌尔班八世将门廊天花板上的镀金青铜板拆下来熔化，用来建造圣彼得大教堂主祭坛上的天盖，以及圣天使城堡的80门大炮。

乌尔班八世為了仿造其他中世纪时期的教堂，还下令在万神庙门廊两侧建两座鐘塔。这些作為都引起了罗马人的不满，拉丁谚语巴波里没做的事，巴波里尼做了由此而来。巴波里就是拉丁语中野蛮人的意思，而巴波里尼则是这位乌尔班八世的姓氏。

不过义大利人最终还是报了仇：在為义大利第一位国王维托里奥、埃马努埃莱二世造墓时，人们特地熔化了圣天使城堡的一尊大炮来做墓地装饰，象徵性地夺回了万神庙的青铜；而两座鐘塔也最终在1883年被拆除。

万神庙自文艺復兴时期以来就是伟人的公墓，这裡埋葬的除了维克多、埃马努埃莱二世外，还包括了义大利著名的艺术家拉斐尔和阿尼巴尔、卡拉齐等人。

万神庙今天还是义大利的一个教堂，这裡定期举行弥撒以及婚礼庆典，但同时它又是世界各国游客们竞相参观的对象，以及建筑史上重要的里程碑。

万神庙的结构简洁明了，主体呈圆形，顶部覆盖著一个直径达43、3米的穹顶，是自建成后到1436年间最大的穹顶。

穹顶的最高点也是43、3米，顶部有一个直径8、9米的圆形大洞，用於採光。这个洞也是万神庙唯一的採光点，这样以来光线从顶部泄下，并会随著太阳位置的移动而改变光线的角度，给予人一种神圣庄严的感觉，十分适合宗教建筑的本性。

穹顶内部还做了五层凹格，凹格的面积逐层缩小，但是数量相同，因此更加衬托出穹顶的巨大，并给人以一种向上的感觉。

大理石的地面上也使用了格子图案，并在中间稍稍突起，这样当人站在庙宇中间向四周看去时，地面上的格子图案会变形，进一步给人造成一种大空间的错觉。

万神庙圆形主体的前方有一个宽34米、深15、5米的柱廊，共有16根柱子，每根都是用整块的花岗石製成，柱子高达12、5米，底部基座的直径有1、43米。

万神庙整幢建筑都用混凝土浇灌而成，但是当时的人们是如何用混凝土浇灌出如此巨大的穹顶依然是一个奇蹟。

如果用今天的混凝土，必然难以浇灌出这麼大的一个穹顶，因為混凝土的张力将无法使它承受自身的重量而坍塌。

人们后来得知，古罗马人当时使用的混凝土是来自那波利附近的天然火山灰，再混入凝灰岩等多种骨料。然后在建造穹顶时，将比较重的骨料用在基座，然后逐渐选用比较轻的骨料向上，到顶部时只使用浮石混杂多孔火山岩。

另外，穹顶的厚度也逐渐削薄，从穹顶根部的5、9米一直减少到顶部的仅1、5米。

万神庙是古罗马建筑艺术的结晶，对西方的建筑史发展也有举足轻重的影响，文艺復兴时期无数的建筑师们就曾到此取经。

这种圆厅加柱廊的设计，被应用在许许多多市政厅、大学、图书馆和其他各种公共建筑物上。

比较明显受其影响的就有法国巴黎的先贤祠、美国维吉尼亚大学的圆形大厅、哥伦比亚大学的图书馆、杰斐逊纪念馆和澳大利亚墨尔本的维多利亚州立图书馆。

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