【蜂巢爲什麼是正六邊形的科學故事】蜂巢爲什麼是六邊形的
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蜂巢是由一個個六邊形的小隔間組成的。這些小隔間不僅是存放蜂蜜和花粉的倉庫,而且也是養育工蜂和雄蜂的育兒房。這些六邊形的蜂巢,儼然成了蜜蜂的象徵。
但並不是所有蜂巢都是一樣大小的六邊形。不同種類的蜂,建造的巢穴形狀也不盡相同。即使在我們熟悉的蜜蜂中,工蜂和雄蜂的體形和地位都不同,用作育兒房的蜂巢大小也有差別。而在大小不同的蜂巢之間的過渡,蜂巢就未必是六邊形的了,偶爾也會出現五邊形或者其他形狀。另外,靠近中心的蜂巢,形狀往往比邊緣的更接近規則的六邊形。這樣說來,蜜蜂建造蜂巢時,並沒有一個六邊形的模板。那麼,六邊形是從何而來的呢?這個問題引發了不少生物學家的興趣,甚至在達爾文的《物種起源》中,也有章節嘗試解釋蜂巢的精巧構造。
對於蜜蜂而言,蜂巢的形狀並不重要,重要的是每個隔間有足夠的空間。另外,節省材料對蜜蜂而言也相當重要。在建造蜂巢的過程中,蜜蜂會修改鄰近蜂巢已有的牆壁來減少蜂蠟的用量,同時保證新蜂巢有足夠的大小。這樣做的結果就是新的蜂巢像是跟舊蜂巢“擠”在了一起。蜜蜂建造一個個蜂巢的過程,就像是將一堆圓柱形的空間堆在一起。而最節省空間而又最穩定的方式,正是蜜蜂採用的六邊形堆疊。
在自然中,六邊形堆疊的例子還有不少。很多金屬和礦物就是由一層層六邊形堆疊的原子或分子組成的;遠古的火山噴發後,在特殊的地質條件下,也會產生大體呈六邊形堆疊的玄武岩柱;由大小相當的氣泡組成的泡沫,也大致呈蜂巢的形狀。在生活中,六邊形堆疊更比比皆是。從炮彈到布料、粉筆,只要是圓柱體,都是六邊形堆疊出場的時候。正因爲它的穩定性和對空間的利用率,使六邊形堆疊無論在自然界還是在生活中都隨處可見。
值得一提的是,氣泡和蜂巢從本質上來說非常相似。從物理的角度看,氣泡希望它的表面積越小越好;從生物的角度看,蜜蜂則希望建造蜂巢所用的蜂蠟越少越好。實際上,它們的結構都遵循同一套法則:相交在同一條邊界線上的膜壁一定有三面,兩兩之間的平面角都是120°;相交在同一點的膜壁一定有四條邊界線,兩兩之間的夾角都約爲109°28'。這是比利時物理學家普拉託發現的普拉託定律的一部分。對於蜜蜂來說,爲了儘量利用資源,會同時建造兩層末端相對的蜂巢,而這些末端相接的地方,也就是蜂巢的底部,正是由三個109°28'的菱形拼成的,再次印證了普拉託定律。
蜂巢爲什麼是正六邊形的科學故事點評不懂幾何的蜜蜂,無需什麼複雜的智慧,也能建造整體如此精巧的蜂巢。這種令人讚歎的現象,與其歸功於蜜蜂的智慧,不如歸功於無言的自然。其實在大自然中還有許多奇妙的事情呢!等待小朋友們一一去探索哦!
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