蜂巢為什么是正六邊形的科學(xué)故事

蜂巢是由一個(gè)個(gè)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(yǎng)育工蜂和雄蜂的育兒房。這些六邊形的蜂巢，儼然成了蜜蜂的象征。

但并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(xiàn)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(guī)則的六邊形。這樣說來，蜜蜂建造蜂巢時(shí)，并沒有一個(gè)六邊形的模板。那么，六邊形是從何而來的呢？這個(gè)問題引發(fā)了不少生物學(xué)家的興趣，甚至在達(dá)爾文的《物種起源》中，也有章節(jié)嘗試解釋蜂巢的精巧構(gòu)造。

對于蜜蜂而言，蜂巢的形狀并不重要，重要的是每個(gè)隔間有足夠的空間。另外，節(jié)省材料對蜜蜂而言也相當(dāng)重要。在建造蜂巢的過程中，蜜蜂會修改鄰近蜂巢已有的墻壁來減少蜂蠟的用量，同時(shí)保證新蜂巢有足夠的大小。這樣做的結(jié)果就是新的蜂巢像是跟舊蜂巢“擠”在了一起。蜜蜂建造一個(gè)個(gè)蜂巢的過程，就像是將一堆圓柱形的空間堆在一起。而最節(jié)省空間而又最穩(wěn)定的方式，正是蜜蜂采用的六邊形堆疊。

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(yuǎn)古的火山噴發(fā)后，在特殊的地質(zhì)條件下，也會產(chǎn)生大體呈六邊形堆疊的玄武巖柱；由大小相當(dāng)?shù)臍馀萁M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(shí)候。正因?yàn)樗姆€(wěn)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(zhì)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(shí)際上，它們的結(jié)構(gòu)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(diǎn)的膜壁一定有四條邊界線，兩兩之間的夾角都約為109°28'。這是比利時(shí)物理學(xué)家普拉托發(fā)現(xiàn)的普拉托定律的一部分。對于蜜蜂來說，為了盡量利用資源，會同時(shí)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(gè)109°28'的菱形拼成的，再次印證了普拉托定律。

蜂巢為什么是正六邊形的科學(xué)故事點(diǎn)評

不懂幾何的蜜蜂，無需什么復(fù)雜的智慧，也能建造整體如此精巧的蜂巢。這種令人贊嘆的現(xiàn)象，與其歸功于蜜蜂的智慧，不如歸功于無言的自然。其實(shí)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！