您当前的位置:第六章 >>第一节 认识常见的结构

     有些人认为实际上蜜蜂是想作一个圆柱形的巢。没有人知道蜜蜂到底是怎么想的,但无疑是使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间。由此可见,如果蜂巢呈圆形或八角形,会出现空隙,如果是三角形或四角形,则面积会减小,所以在这些形状中六角形是效率最好的。

     这种六角形所排列而成的结构叫做蜂窝结构。因这种结构非常坚固,故被应用于飞机的翼以及人造卫星的外壁。蜂巢内外面的巢穴(叫做巢房)刚好一半相互错开,相互组合六角形的边交叉的点是内侧六角形的中心。这是为了提高强度,防止巢房底破裂。另外,从剖面图可知,两面的巢房方向都是朝上的工蜂在巢房中哺育幼虫,贮藏蜂蜜和花粉,蜂巢形成9~14度左右的角度,以防止蜂蜜流出。蜜蜂的生态和蜂巢的结构真是让人吃惊,可以说是自然界的鬼斧神工。可见,先不说仍不为人熟知的蜜蜂世界,仅从蜂巢来看,就可知在自然创造性方面人类智慧是远不及它们的。蜜蜂作为具有优良社会性的昆虫,从比人类历史更悠久的过去一直生存至今、繁衍生息,并为我们带来了蜂蜜、蜂王浆、蜂胶、花粉以及蜂蜡等许许多多的恩惠。在新世纪初,在制作巢框的过程中,蜜蜂的创造性和不可思议之处让我们陷入深思。

     其实,早在西元前180年,古希腊数学家Zenodorus证明出:(1) 周长固定的n边形,以正n边形的面积最大。而且n越大,面积越大。(2) 周长固定时,圆面积大于所有正多边形。古埃及人也早就知道,唯有正三角形、正方形、正六边形,能各自铺成一平面。

     经过1600年努力,数学家终于证明蜜蜂是世界上工作效率最高的建筑者。美国数学家 黑尔 宣称,他已解决"蜂窝猜想"。四世纪古希腊数学家贝波司提出,蜂窝的优美形状,是自然界最有效经济的建筑代表。他猜想,人们所见到的、截面呈六边形的蜂窝,是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。他的这一猜想称为"蜂窝猜想",但这一猜想直至1999年才由黑尔 证明。

     蜂巢的六角形是最致密的结构,各方受力大小均等,且容易将受力分散 。美国B-2隐形轰炸机的机体元件,多采用三明治结构,即在两块高强度薄板间,胶合密度甚低的蜂巢层,使机体强度增高、质量减轻 ,发动机的喷嘴是深置于机翼之内,呈蜂巢状,使雷达波只能进、不能出。

     雪花为什么是六角形的?

     雪花的形状,涉及到水在大气中的结晶过程。大气中的水分子在冷却到冰点以下时,就开始凝华,而形成水的晶体,即冰晶。冰晶和其他一切晶体一样,其最基本的性质就是具有自己的规则的几何外形。冰晶属六方晶系,六方晶系具有四个结晶轴,其中三个辅轴在一个平面上,互相以六十度角相交;另一主轴与这三个辅轴组成的平面垂直。六方晶系的最典型形状是六棱柱体。但是,当结晶过程中主轴方向晶体发育很慢,而辅轴方向发育较快时,晶体就呈现出六边形片状。在极地,有时由于大气中的水汽不足,湿度极低,水汽结晶过程十分充裕,冰晶最终能形成六棱柱状的标准形态。因此,在极地区,有时就能看到降下来的雪不是片状的雪花,而是一些六棱柱形的雪晶。




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