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蜜蜂建造蜂巢的知識點

圖文更新时间:2024-12-28 02:22:12

蜂巢中存儲花蜜的結構堪稱是大自然的奇迹，我們可以看到蜂巢棱鏡狀的橫截面，那為什麼是六邊形呢？

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）1

蜂巢橫截面

其實是一個很簡單的幾何問題，想象一下，如果你想用同一種形狀鋪滿一個平面，你會選擇什麼形狀呢？實際上，隻有三種規則的形狀可以達成這一條件，那就是正三角形、正方形和正六邊形，為什麼呢？

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正三角形、正方形、正六邊形

那是因為這三種的内角度數剛好可以被360度整除。

那有人就會問了，蜜蜂為什麼不選擇正三角形或者正方形，而是要選擇正六邊形呢？

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）3

這其中就涉及一個猜想：蜂窩猜想

4世紀古希臘數學家佩波斯提出一個猜想：人們見到的六邊形的蜂窩，是蜜蜂用最少的蜂蠟建造而成的。

美國密歇根大學的數學家黑爾斯教授在1999年提出了對“蜂窩猜想”的證明；黑爾斯證明了想要将一個平面分成同等大小的區域，正六邊形組成的圖形周長最小。

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）4

正常情況下，一隻工蜂需要使用8份蜂蜜才能産生一份建造蜂巢的蜜蠟，因此，蜜蠟是十分寶貴的；選擇六邊形的結構，可以讓蜜蜂在建造蜂巢時用最少的蜜蠟獲得最大的空間，這就給蜂群的生存帶來了優勢；這也就解釋了為什麼蜜蜂不選擇正三角形或者正方形了，就像蓋房子一樣，人們總是喜歡用最省的材料獲得最優質的房子，追求極緻性價比。

蜜蜂是如何知道這些秘密的呢？蜜蜂有這麼聰明嗎？

其中一種觀點來自于達爾文，達爾文認為這是自然界選擇的結果，優勝劣汰；在自然界中出現過其他形狀的蜂格，但是由于正六邊形的結構所消耗的蜜蠟最少，給蜂群的生存帶來了優勢，因此最終留下來的就是正六邊形了。

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）5

優勝劣汰

另外一種觀點認為，蜂巢正六邊形的形成與物理規律息息相關；例如，将一群差不多的肥皂泡擠到一起，它們就會變成六邊形。

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）6

肥皂泡

2013年，英國卡迪夫大學工學院Bhushan Karihaloo教授與北京理工大學宇航學院教師張凱講師和北京大學工學院力學系王建祥教授合作發表的一篇論文《Honeybee combs: How the circular cells transform into rounded hexagons (天然蜂窩：如何由圓形轉變成圓角六邊形) 》利用簡單的力學模型揭示了蜂窩六邊形結構的形成。

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天然蜂窩：如何由圓形轉變成圓角六邊形

簡單來講，蜜蜂在剛建造蜂巢的時候，建造的蜂格就是圓形，慢慢地随着蜂窩孔深度的增加，蜂窩孔才從圓形轉換成了六邊形，在蜂房中，蜜蜂的胸部溫度可以超過40℃，在這個溫度下，蜂蠟是無法定型的，蜂蠟會随着應力的作用，孔壁的接觸面積不斷增加，就像是肥皂泡泡一樣形成結構對稱的六邊形結構。

蜜蜂建造蜂巢的知識點（小小蜜蜂為什麼會把窩建成正六邊形呢）8

蜂巢從圓形變成正六邊形

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