蜂窝为什么总是六边形?!

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/01 05:35:24
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因为六边形的蜂房可以用最少的建筑材料获得最大的使用空间

蜂窝是一座十分精密的建筑工程。蜜蜂建巢时,青壮年工蜂负责
分泌片状新鲜蜂蜡,每片只有针头大小。而另一些工蜂则负责将这些
蜂蜡仔细摆放到一定的位置,以形成竖直六面柱体。每一面蜂蜡隔墙
厚度不到0.1毫米,误差只有0.002毫米。6面隔墙宽度完全相同,墙
之间的角度正好120度,形成一个完美的几何图形。人们一直疑问,蜜
蜂为什么不让其巢室呈三角形、正方形或其他形状呢?隔墙为什么呈
平面,而不是呈曲面呢?

虽然蜂窝是一个三维体建筑,但每一个蜂巢都是六面柱体,而蜂
蜡墙的总面积仅与蜂巢的截面有关。由此引出一个数学问题,即寻找
面积最大、周长最小的平面图形。1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地
证明,在所有首尾相连的正多边形中,正六边形的周长是最小的。但
如果多边形的边是曲线时,会发生什么情况呢?陶斯认为,正六边形
与其他任何形状的图形相比,它的周长最小,但他不能证明这一点。
而黑尔在考虑了周边是曲线时,无论是曲线向外突,还是向内凹,都
证明了由许多正六边形组成的图形周长最小。他已将19页的证明过程
放在因特网上,许多专家都已看到了这一证明,认为黑尔的证明是正
确的。

蜜蜂的蜂窝构造非常精巧、适用而且节省材料。蜂房由无数个大小相同的房孔组成,房孔都是正六角形,每个房孔都被其它房孔包围,两个房孔之间只隔着一堵蜡制的墙。令人惊讶的是,房孔的底既不是平的,也不是圆的,而是尖的。这个底是由三个完全相同的菱形组成。有人测量过菱形的角度,两个钝角都是109°而两个锐角都是70°。令人叫绝的是,世界上所有蜜蜂的蜂窝都是按照这个统一的角度和模式建造的。

蜂房的结构引起了科学家们的极大兴趣。经过对蜂房的深入研究,科学家们惊奇地发现,相邻的房孔共用一堵墙和一个孔底,非常节省建筑材料;房孔是正六边形,蜜蜂的身体基本上是圆柱形,蜂在房孔内既不会有多余的空间又不感到拥挤。

蜂窝的结构给航天器设计师们很大启示,他们在研制时,采用了蜂窝结构:先用金属制造成蜂窝,然后再用两块金属板把它夹起来就成