为什么蜂巢是六边形？

为什么蜂巢是六边形？

　　

　　蜂巢巢室的中心线总是水平的，而巢室的非角度行排（non-angled rows）也是水平地(非垂直地)排成一线。因此，每个巢室都有两个垂直的“墙”，由两个角墙构成“地板”和“天花板”。而巢室的斜度是些微地向上，在9至14度之间，朝向开端，这样蜂蜜便不至流出。

　　　
　　那么为什么蜂巢是六边形，而非其他形状的？现在的说法有两个。第一，六边形能以每范围最小的周界去平铺一平面，就是说六边形结构可以在一定体积里，能用最少的材料去建造一个最宽敞的巢室。另一个原说法是英国动物学家汤普生提出的，他认为六边形形状是基于个别的蜜蜂们将巢室摆放在一起的程序：有些类似在肥皂泡间制造的边界形状。为支持此论点，他指出个别建造的蜂王巢室，它们多是不规则和凹凸不平，不是以最有效率的方式制作

　　

　　蜜蜂建筑蜂巢似乎是基于它们的本能，而生物学一般的理论均认为自然界里这么有效能的形状的现象是由于自然选择。

　　

　　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(一个在锥形顶部边缘形成的角度大约为109°28'16"( = 180°- arccos(1/3)).)

　　

　　

　　蜂巢巢室3D几何图

　　

　　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。

　　

　　

　　相对层蜂巢的巢室合并在一起

　　

　　当然个别巢室并非如上图显示的几何完美：在一个实际的蜂巢里，"完美"的六边形是有少许百分比偏差的。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，巢室型状都可能会歪曲的。而在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(由三个菱形组成)不是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.035%（或接近1/2850）的效能。

蜜蜂的蜂窝构造非常精巧、适用而且节省材料。蜂房由无数个大小相同的房孔组成，房孔都是正六角形，每个房孔都被其它房孔包围，两个房孔之间只隔着一堵蜡制的墙。令人惊讶的是，房孔的底既不是平的，也不是圆的，而是尖的。这个底是由三个完全相同的菱形组成。有人测量过菱形的角度，两个钝角都是109°而两个锐角都是70°。令人叫绝的是，世界上所有蜜蜂的蜂窝都是按照这个统一的角度和模式建造的。 蜂房的结构引起了科学家们的极大兴趣。经过对蜂房的深入研究，科学家们惊奇地发现，相邻的房孔共用一堵墙和一个孔底，非常节省建筑材料；房孔是正六边形，蜜蜂的身体基本上是圆柱形，蜂在房孔内既不会有多余的空间又不感到拥挤。 蜂窝的结构给航天器设计师们很大启示，他们在研制时，采用了蜂窝结构：先用金属制造成蜂窝，然后再用两块金属板把它夹起来就成了蜂窝结构。这种蜂窝结构强度很高，重量又很轻，还有益于隔音和隔热。因此，现在的航天飞机、人造卫星、宇宙飞船在内部大量采用蜂窝结构，卫星的外壳也几乎全部是蜂窝结构。因此，这些航天器又统称为“蜂窝式航天器”。

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