登陆注册
4773700000002

第2章 蜂房中的数学

众所周知,蜂蜜是由辛勤的小蜜蜂们酿出来的,但你是否注意过蜜蜂产蜜的蜂房呢?若你仔细地观察过蜂房,你便会由衷地发出惊叹:“蜂房的结构可真是大自然中的奇迹啊!”从正面看上去,蜂房的蜂窝全是由很多大小一样的六角形组成的,并且排列得十分整齐;而从侧面看,蜂房由很多六棱柱紧密地排列在一起而构成的;若再认真地观察这些六棱柱的底面,你会更加惊讶,它们已不再是六角形的,不是平的,也不是圆的,却是尖的,是由三个完全相同的菱形构成的。

蜂窝这样奇妙的六角形结构早就引起了人们的注意:为何蜜蜂要把它的蜂窝做成六角形的呢?为何不做成三角形或正方形的呢蜜蜂没有学过镶嵌理论,但是正像自然界中的许多事物一样,昆虫和兽类的建筑常常可用数学方法进行分析。自然界用的是最有效的形式——只需花费最少能量和材料的形式。不正是这一点把自然界和数学联系起来的吗?自然界掌握了求解极大极小问题、线性代数问题和求出含约束问题最优解的艺术。

现在我们就把注意力集中到小小的蜜蜂身上,看看其中蕴藏着哪些数学概念。

巢房是由一个个正六角形的中空柱撞房室,背对背对称排列组成。六角形房室之间相互平行,每一间房室的距离都相等。每一个巢房的建筑,都是以中间为基础向两侧水平展开,从其房室底部至开口处有13度的仰角,这是为了避免存蜜的流出。另一侧的房室底部与这一面的底部又相互接合,由三个全等的菱形组成。此外,巢房的每间房室的六面隔墙宽度完全相同,两墙之间所夹成的角度正好是120度,形成一个完美的几何图形。

有人说,开始蜜蜂把蜂窝做成了圆筒形状,因为蜜蜂要做成很多的圆筒,当这么多圆筒互相之间受到了来自前后左右的压力时,圆筒形便变成了六角形。从物理中力学的观点来看,六角形的结构的确比圆筒形的结构稳定。这话好像十分有道理。可是你再仔细观察蜂窝的形状,便会发现蜂窝的六角形都是连成一片的,蜜蜂从一开始便建了六角形的蜂窝,而不是先做成圆筒形的。

蜂窝的六角形到底有何好处呢?18世纪初期,法国的马拉尔奇量出了蜂窝的六棱柱尖底的菱形的角,发现了又一个很有趣的规律,那便是每个菱形的钝角都为109°28′(读作109度28分),但锐角都为70°32′。难道说这里面还有什么奥秘吗聪明的法国物理学家列奥缪拉想到:制造蜂窝的材料全是蜜蜂身上所分泌出来的蜂蜡,蜂蜡不仅耐热,而且很结实。蜜蜂为了能多分泌蜂蜡要吃好多蜂蜜才行,那样一点一滴地建造的蜂窝是十分不容易的。是不是由于蜜蜂为了节省它们的蜂蜡,还要保证蜂房的空间够大,才把蜂窝做成了六角形的形状呢?这确实是一个好想法!他请教了巴黎科学院的一位瑞士数学家克尼格,克尼格计算出的结果证明了他的猜测,可是遗憾的是计算出来的角度为109°26′与70°34′,和蜂窝的测量值仅差2′。直至1743年,苏格兰一位数学家马克罗林再次重新计算,结果竟和蜂窝的角度完全一致。原来,克尼格所使用的对数表上的资料是印错了的。

其实早在公元4世纪古希腊数学家贝波司就提出,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。他的这一猜想被称为“蜂窝猜想”,直至1999年才由美国数学家黑尔证明。

由此看来,蜜蜂不愧是宇宙间最令人敬佩的建筑专家。它们凭着上帝所赐的天赋,采用“经济原理”——用最少材料(蜂蜡),建造最大的空间(蜂房)——来造蜜蜂的家。

同类推荐
  • 我们班的大魔王3:宝石群岛

    我们班的大魔王3:宝石群岛

    这是一部充满想象力的少儿文学作品。书中的故事不是发生在我们身边的,而是来源于古老的神话和现代的“魔幻小说”。书中有个“小探险家”,他在历险中所表现出来的品质和精神,如爱憎分明、诚实守信、团结合作等,是值得少儿读者学习的。本书是宁夏少年儿童出版社自主开发的一套少儿文学作品。作者以四个正在上学的孩子为主人公,借助“神话”、“传说”的形式,反映了少儿爱幻想、好动的心理活动。作品具有一定的可读性,尤其适合少儿心理和阅读习惯,有一定的教育作用。
  • 在猎物身上打洞的玉螺:软体动物

    在猎物身上打洞的玉螺:软体动物

    《在猎物身上打洞的玉螺--软体动物》简介:软体动物贝壳的形状千奇百怪:有像香蕉的香蕉蛞蝓,有像耳朵的南非鲍,有像鸡心的鸡心螺等。贝壳的颜色也多种多样:有红色的、蓝色的、绿色的,五彩缤纷。总之,千奇百怪的形状加上多种多样的颜色让贝壳变得十分美观。因此,它们就拥有了欣赏价值和收藏价值。美丽的贝壳给人们带来很多乐趣。此外,贝壳还可以被制作成各种精美的装饰品。说到装饰品,恐怕人们最喜欢的就是珍珠。其实,珍珠就是在软体动物的体内制造出来的。软体动物还有很多神秘且有趣的故事,就让我们翻阅侯书议主编的《在猎物身上打洞的玉螺--软体动物》,带着一颗好奇的心,一起走进软体动物神奇的世界吧。
  • 彼得·潘

    彼得·潘

    一个关于成长的童话,它创造的诱人的童话境界永无岛上,彼得·潘就是一个永远不长大的孩子,一位永远捍卫纯真的小飞侠。这是献给孩子们的,也是献给成人的。
  • 心理常识速读

    心理常识速读

    心理是指生物对客观物质世界的主观反应,心理现象包括心理过程和人格,人的心理活动都有一个发生,发展,消失的过程。人们在活动的时候,通常各种感官认识外部世界事物,通过头脑的活动思考着事物的因果关系,并伴随着喜,怒,哀,乐等情感体验等。关于心理的一些小常识你了解吗?《心理常识速读》这本书从“感官生理心理”、“感官神经特殊能力”、“心灵不可知”等等方面来向大家介绍心理的常识;快来了解这些关于心理的常识吧!
  • 中国古代科学家的故事

    中国古代科学家的故事

    起死回生的神医扁鹊、看到锯叶草发明铁锯条的木工始祖鲁班、主持都江堰水利工程的水利天才李冰父子,发明造纸促进世界文明进程的蔡伦,带来了印刷业的翻天覆地一场大革的毕昇、世界上最早预测地震的张衡……14位中国古代科技名人,一个个生动有趣的小故事,将你带进四大文明古国的历史当中,感受中国古代璀璨的科技文明。
热门推荐
  • 死亡虫洞

    死亡虫洞

    那天,人们永远都不会忘记……那突如其来的虫洞,里面出来的,是人们从来没有见过的血腥生物!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 宿主整天做着白日梦

    宿主整天做着白日梦

    新书《宿主似仙》求收藏!有一个每天想着取代女主的宿主怎么破?!有一个整天做着上男主爱上自己的白日梦的宿主怎么破?!#在线等,超级急!#礼殊:我没有你瞎说。系统:呵,女人。礼殊:……#和系统之间的信任归零!##系统不相信我怎么办!#系统:不是我不相信你,而是你一次都没有成功过……礼殊:呸!老子能砍了男主还不是因为他爱我!系统:呵!听你吹!〖没男主,已完结〗
  • 纪元大混战

    纪元大混战

    纪元星,新劫开启!宇宙各族齐聚,各位面纵横融合!犯二少年叶二身怀神之珠,现代版的唐僧肉,色香味美!《火影忍者》位面的我爱罗要吃吃不到他!《英雄联盟》位面的虚空恐惧要吃也吃不到他!《神奇宝贝》位面的食人花要吃还是吃不到他!宇宙邪,教——五色眼!吃人专业户——宇宙暗兽!万千位面——穿越者!苦苦挣扎——普通人!一个大撕逼时代,即将,哦,不,已经开启!敬请关注,收藏有奖!
  • 恒战星系

    恒战星系

    战乱的星系该何去何从?碳基文明与硅基文明的碰撞孰胜孰负?挑起这一切的幕后黑手竟是……
  • 我有无数恶魔果实

    我有无数恶魔果实

    王天浪穿越到血魂大陆,拥有恶魔宝典。别人拥有两个,三个武魂就已经是绝世天才。而他的武魂,却是无数恶魔果实。门门果实,震震果实,吞吞果实,手术果实……不受数量限制的王天浪,十方神域,注定当为大佬,高高在上,俯视众生。
  • 麒麟王第二部:五子麒麟

    麒麟王第二部:五子麒麟

    了帮助麒麟王恢复神力,天麒和红花女历尽千辛,找到并解救了被封印的五子麒麟。天麒使用圣麟剑,与恢复神力的麒麟王一起将突然来袭的法神大军勉强击退,拯救了危在旦夕的鹿鸣城。但法神随后使用妖法,将天麒重新送回现实世界,让其无法再协助麒麟王。与此同时,秦太也在鹿鸣城中与天麒再次相见,“四灵”中的龙王意外出现,并告知秦太是他的圣子,希望两人联手击败天麒和麒麟王,登上四灵之首的宝座,号令四灵圣地。正邪两股力量交锋越来越激烈,神灵各显神通,麒麟王和法神的战斗正式拉开序幕!
  • 拳激

    拳激

    没有飞天遁地的视觉盛宴,有的只是拳拳到肉的酸爽。
  • 美腿的诱惑

    美腿的诱惑

    大学的生活是浪漫还是腐化堕落?大学里有没有真正的爱情?他——凌雁白,一个腹有诗书气自华的才子,从一个连和女生说话都会脸红的书呆子到左右逢源的情场圣手,其中是什么原因促成的呢?情感的世界里,他从傻傻的等待到凌厉出击,他从古诗词中跳到了现实,他在追求着爱情,更在思索着爱情。在他的大学生涯中,走过各色各样的女孩,发生着缤纷浪漫的故事,有痛,也有欢乐。这一段段或浪漫,或感伤的情感中,展现给读者们的是真真实实的二十一世纪的年轻人的内心世界,且看这个时代大学生真实的情感生活。在这里,给读者展现的不仅是一个个爱情故事,还有更多的却是关于爱情的思考,进而纵观整个人生
  • 独家暖婚之娇宠甜妻

    独家暖婚之娇宠甜妻

    傻傻为爱付出,到头来却是落得一场空。 重生后苏柠励志改变前世种种不如意,重拾最初梦想,走上事业巅峰,去它的狗屁爱情。但、画风好像不对劲儿!一天相识,二天相知,三天就谈对象!一个月后,苏柠和某男举着小红本喜笑颜开地站在民政局门口讨论昵称的事。 遇到女主前,他高冷,清隽,对人冷漠。遇到女主后,他宠妻,护妻,成宠妻狂魔。 (齁甜的狗粮~)