蜂窝是用什么做的?为什么是六边形的呢?
发布网友
发布时间:2022-04-23 08:19
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热心网友
时间:2022-05-23 17:57
在蜜蜂开始做巢的时候不是用一根根木头建立框架的――而是
通过它的腹部四对蜡腺分泌出蜡质(液状的物质),此种物质
虽然是液态的,外泌到蜡腺的镜膜上之后,遇到空气凝成蜡鳞
――这是它第一批材料。
这种蜡鳞还再被和某些物质混合起来,然后再次变成黏液。一
群蜜蜂同时吐出液体开始做窝。每个面一般是有三四个支撑点
(每个点是一只蜜蜂――看蜜蜂在构巢时候的周围情况),如
果是三个支撑,显然上端就成为平面(三球的公共切平面),
而沿着平面的轮廓自然就是平的;如果是四个以上的支撑点(
上三下一),在力学原理的作用之下,四个液体球在其相切点
处发生形变,最后就在一个稳定形状(类似从正四面体中心向
其四顶点引分割6个平面那样的形状)下凝固了。
大家知道,液体(在均匀张力作用下)具有收缩为面积最小的
性质――这和液体的种类关系不是太大。
每一个中心由六块平面角相等的板材构成,这就是蜜蜂可爱的
家的来源。在这个构造过程中,蜜蜂无法知道它们分泌的黏液
为什么必需凝结成这种形状,无法促进或者阻止这一过程。并
不知道这种形状具有力学上的合理性和材料的节省原理。它们
根本不知道这些,它们的祖先也并没有传授给它们什么(知识
)――除非是用液体构造框架这一点。如果人类要赞颂蜜蜂的
数学才能,那恐怕是大错了。顺便说一下,虽然蜂房在角度这
一点上堪称奇迹,而尺寸的大小却大有差异――任何一个蜂房
,你只要仔细检查――总有大小不同的尺寸,甚至各边也不相
等(只有角度,那基本上无误差)。这是因为在做窝的过
程中,基本上以自己的身体为模板的蜜蜂,其身体的尺寸是互
不相同的。
热心网友
时间:2022-05-23 17:57
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。