蜂巢为什么是六边形的?

Question

如题所述

Answer 1

1. 蜂巢的巢室中心线是水平的，而非角度行排也是水平的，使得每个巢室有两个垂直的“墙”，由两个角墙构成“地板”和“天花板”。巢室的斜度略微向上，在9至14度之间，防止蜂蜜流出。
2. 蜂巢为六边形的原因主要有两个说法。首先，六边形能在平面内以最小周界进行平铺，意味着在一定体积内，六边形结构可以用最少的材料建造出最宽敞的巢室。其次，英国动物学家汤普生提出，六边形形状是基于蜜蜂建造巢室时的本能行为，它们将巢室摆放在一起，形成类似肥皂泡间的边界形状。
3. 蜜蜂建筑蜂巢似乎是基于它们的本能，而生物学普遍认为自然界中这种高效形状的现象是由于自然选择。
4. 蜂巢巢室的末端也是几何效能的例子，虽然稍微不起眼。末端是一个所有邻近表面两面角度为120°的三面锥形，在一定容量最小化表面面积的角度。巢室的形状就像是两个相对的蜂巢层互相套叠对方，而末端的各个平面都是和对边的巢室共享的。
5. 在一个实际的蜂巢里，“完美”的六边形有一定比例的偏差。在较大的雄蜂蜂巢和较小的工蜂蜂巢之间的过渡地区，或当蜜蜂遇到障碍时，巢室形状都可能会变形。1965年，匈牙利数学家拉兹洛·费耶·托斯发现蜜蜂所用的三面锥形并非理想最佳的三维几何形状，而由2个六角形和2个较小菱形组成的巢室末端将会多出0.35%（或接近1/2850）的效能。