新建房有蜜蜂巢好吗

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蜂巢中存储花蜜的结构堪称是大自然的奇迹,我们可以看到蜂巢棱镜状的横截面,那为什么是六边形呢?

蜂巢横截面

其实是一个很简单的几何问题,想象一下,如果你想用同一种形状铺满一个平面,你会选择什么形状呢?实际上,只有三种规则的形状可以达成这一条件,那就是正三角形、正方形和正六边形,为什么呢?

正三角形、正方形、正六边形

那是因为这三种的内角度数刚好可以被360度整除。


那有人就会问了,蜜蜂为什么不选择正三角形或者正方形,而是要选择正六边形呢?

这其中就涉及一个猜想:蜂窝猜想

4世纪古希腊数学家佩波斯提出一个猜想:人们见到的六边形的蜂窝,是蜜蜂用最少的蜂蜡建造而成的。

美国密歇根大学的数学家黑尔斯教授在1999年提出了对“蜂窝猜想”的证明;黑尔斯证明了想要将一个平面分成同等大小的区域,正六边形组成的图形周长最小。

正常情况下,一只工蜂需要使用8份蜂蜜才能产生一份建造蜂巢的蜜蜡,因此,蜜蜡是十分宝贵的;选择六边形的结构,可以让蜜蜂在建造蜂巢时用最少的蜜蜡获得最大的空间,这就给蜂群的生存带来了优势;这也就解释了为什么蜜蜂不选择正三角形或者正方形了,就像盖房子一样,人们总是喜欢用最省的材料获得最优质的房子,追求极致性价比。

蜜蜂是如何知道这些秘密的呢?蜜蜂有这么聪明吗?

其中一种观点来自于达尔文,达尔文认为这是自然界选择的结果,优胜劣汰;在自然界中出现过其他形状的蜂格,但是由于正六边形的结构所消耗的蜜蜡最少,给蜂群的生存带来了优势,因此最终留下来的就是正六边形了。

优胜劣汰

另外一种观点认为,蜂巢正六边形的形成与物理规律息息相关;例如,将一群差不多的肥皂泡挤到一起,它们就会变成六边形。

肥皂泡

2013年,英国卡迪夫大学工学院Bhushan Karihaloo教授与北京理工大学宇航学院教师张凯讲师和北京大学工学院力学系王建祥教授合作发表的一篇论文《Honeybee combs: How the circular cells transform into rounded hexagons (天然蜂窝:如何由圆形转变成圆角六边形) 》利用简单的力学模型揭示了蜂窝六边形结构的形成。

天然蜂窝:如何由圆形转变成圆角六边形

简单来讲,蜜蜂在刚建造蜂巢的时候,建造的蜂格就是圆形,慢慢地随着蜂窝孔深度的增加,蜂窝孔才从圆形转换成了六边形,在蜂房中,蜜蜂的胸部温度可以超过40℃,在这个温度下,蜂蜡是无法定型的,蜂蜡会随着应力的作用,孔壁的接触面积不断增加,就像是肥皂泡泡一样形成结构对称的六边形结构。

蜂巢从圆形变成正六边形


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