顫抖吧人類

眾所周知的事情一般都很少問原因——蜜蜂的巢房為什么是正六邊形的?

蜜蜂的筑巢技術(shù)十分高超,讓人驚嘆不已。大家都知道,從數(shù)學(xué)角度來看,如果用正多邊形去鋪滿整個(gè)平面,這樣的正多邊形只能有正三角形、正方形以及正六邊形3種。

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聰明的蜜蜂正是選擇了角數(shù)最多的正六邊形來建筑蜂房。可以說,精巧奇妙的蜂房是一種最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu),非常符合實(shí)際需要,從這一點(diǎn)說,勤勞的蜜蜂稱得上是高明的建筑師了。

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每一個(gè)蜂房的入口是正六邊形,巢房的大小是有一只蜜蜂占巢房空間的大小來決定,它們能輕松地進(jìn)出蜂房,同時(shí)在蜂房中不會(huì)覺得過于寬松,也不會(huì)覺得擁擠,這樣就十分合理地利用了空間。整個(gè)蜂巢由無數(shù)個(gè)正六棱柱狀的蜂房組成,蜂房一個(gè)挨著一個(gè)地緊密排列,形成統(tǒng)一的整體,這樣的蜂巢是一種最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。這些蜂房緊密排列,中間隔著蜂蠟制成的“墻”,除了六邊形的入口,每一個(gè)蜂房都有尖尖的底部。

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著名生物學(xué)家達(dá)爾文曾經(jīng)說過:“如果一個(gè)人看到蜂房而不大加贊揚(yáng),那他一定是個(gè)糊涂蟲。"


一直被模仿

從未被超越



設(shè)計(jì)天賦

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在歷史上,許多科學(xué)家曾經(jīng)注意過蜜蜂筑巢的技能。早在2200多年前,古希臘數(shù)學(xué)家巴普一就細(xì)致地觀察并深入地研究了精巧奇妙的蜂房結(jié)構(gòu),并在其著作《數(shù)學(xué)匯編》中這樣寫道:“蜂房里到處是相等的正多邊形圖案,非常勻稱規(guī)則?!敝煳膶W(xué)家開普勒也曾經(jīng)指出,這種充滿空間的對(duì)稱蜂房的角的度數(shù)應(yīng)該等于菱形多面體的角。法國天文學(xué)家馬拉爾弟則親自測(cè)量了許多蜂房,他驚奇地發(fā)現(xiàn):每個(gè)正六邊形蜂巢的底,均是由3個(gè)完全相同的菱形拼成的,不僅如此,每個(gè)菱形的鈍角都109°28,銳角都是70°32。

18世紀(jì)初,法國自然哲學(xué)家列奧繆拉提出這樣一個(gè)設(shè)想:蜜蜂如果是采用這樣的角度建造蜂房,肯定是相同容積中最省材料的。于是列奧繆拉邀請(qǐng)巴黎科學(xué)院院士、瑞士數(shù)學(xué)家克尼格用數(shù)學(xué)的方法證實(shí)自己的觀點(diǎn)。克尼格對(duì)這個(gè)數(shù)學(xué)上的極位問題作了大量計(jì)算,最后的結(jié)論是若建造出相同容積中最省材料的蜂房,每個(gè)菱形的銳角應(yīng)為7034,鈍角應(yīng)該為109°26。這個(gè)結(jié)論與蜂房的實(shí)際數(shù)值僅差2',應(yīng)該說這種誤差并不算大。

不可思議的是,世界上所有蜜蜂的蜂巢都是統(tǒng)一按照這個(gè)模式建造的,不需要圖紙,更用不上CAD。




不僅會(huì)設(shè)計(jì),還能搞施工

蜜蜂的鬼才在生產(chǎn)筑巢材料上體現(xiàn)的更加淋漓盡致,工蜂用蠟腺分泌蜂蠟,熱乎乎的蜂蠟分泌出來后,不久會(huì)硬化形成小的片狀蠟鱗。蜂蠟會(huì)因溫度的不同表現(xiàn)成晶體狀態(tài)、半晶體狀態(tài)和非晶體狀態(tài),這讓它具有更好好的可塑性,蜜蜂自身能決定筑巢所需原始材料的基本性質(zhì),就如同工程設(shè)計(jì)師能夠掌握建筑材料的性能以適應(yīng)自己的工程需要一樣。

一片蠟鱗的生產(chǎn)大約需要一只蜜蜂花4分鐘,而造一個(gè)巢房需要50片蠟鱗,一個(gè)中等大小的蜂群一般有8~10萬個(gè)蜂房,需要400萬~500萬片蠟鱗,約1kg蜂蠟,而生產(chǎn)這些蜂蠟蜜蜂需要吃掉5kg蜂蜜和1kg花粉。所以蜜蜂的勤勞除了體現(xiàn)在采蜜以外,蓋房子也是毫不含糊~

借助對(duì)地球引力的感受,蜜蜂能夠讓蜂房始終保持垂直與重力(蜂房開口方向與蜂巢垂直)。1984年,蜜蜂在NASA航天飛機(jī)上的真空情況下,建造的蜂房與在地球上的一模一樣,但在缺少重力信號(hào)的條件下巢房的水平定位是無序的。

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不僅是住所,還能貯存食物和培育幼蟲



一直被模仿,從未被超越

由于蜂巢的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),藝術(shù)家們模仿蜂巢做出了各種藝術(shù)品,建筑家們利用蜂巢的原理來改善我們居住房屋的性能,強(qiáng)迫癥們也用蜂巢來讓自己的心里變得舒爽。例如,有人利用它的抗壓性設(shè)計(jì)出高層建筑結(jié)構(gòu),也有人利用蜂窩中的大面積和角度設(shè)計(jì)出蜂房墻面,還有從蜂巢結(jié)構(gòu)衍生出的同原理建筑。

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全蜂巢外立面——Soumaya博物館

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空間結(jié)構(gòu)——丹麥Roskilde穹頂


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水立方



結(jié)語

蜜蜂賴以生存的房屋,對(duì)人類產(chǎn)生了巨大的影響。蜂巢經(jīng)過數(shù)萬年的進(jìn)化和演變,最終締造了一種最完美的結(jié)構(gòu),且以這種結(jié)構(gòu)得以生存并代代延續(xù)。人類雖說是萬物之靈,但小動(dòng)物的智慧力量也是不可忽視的。有時(shí)候真的不得不感嘆:大自然中真是不非凡不得以存在啊!


文章附圖

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