“動物建筑大師”蜜蜂與蜂巢

孫曉艷

蜂巢造型奇特，結構巧妙，很早就引起了科學家的濃厚興趣。達爾文曾說：“如果一個人在觀賞精密細致的蜂巢后，而不知加以贊揚，那人一定是個糊涂蟲。”古希臘數學家帕普斯對蜂巢作了細微的觀察與研究，并在其著作《數學匯編》中寫道：“蜂巢到處是等邊、等角的正多邊形圖案，非常勻稱規則。”

蜂巢的巢房是由一個個正六角形的中空柱狀房室，背對背對稱排列組成。每一個巢房的建筑，都是以中間為基礎向兩側水平展開，從其房室底部至開口處有13°的仰角，是為了避免存蜜的流出。另一側的房室底部與這一面的底部相互接合，由三個全等的菱形組成。此外，巢房的每間房室的六面隔墻寬度完全相同，兩墻之間所夾成的角度正好是120°，形成一個完美的幾何圖形。

公元4世紀時，古希臘數學家佩波斯提出，蜂窩的優美形狀，是自然界最有效勞動的代表。他猜想，人們所見到的截面呈六面形的蜂窩，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造成的。他的這一猜想被稱為“蜂窩猜想”，但這一猜想一直沒有人能證明。后來，美國密執安大學數學家黑爾宣稱，他已破解這一猜想。數學家用實際行動證明了蜜蜂是世界上工作效率最高的建筑者。

科學家們研究發現，蜂巢的六角形是最致密的結構，各方受力大小均等，且容易將受力分散。同時正六角形的建筑結構，密合度最高、所需材料最簡、可使用空間最大。因此，除了節省之外，還可提高蜜蜂的入住數，據說一個蜂巢能容納數量高達上萬只的蜜蜂居住。蜂窩是一座十分精密的建筑工程。蜜蜂建巢時，青壯年工蜂負責分泌片狀新鮮蜂蠟，每片只有針頭大小。而另一些工蜂則負責將這些蜂蠟仔細擺放到一定的位置，以形成豎直六面柱體。每一面蜂蠟隔墻厚度不到0.1毫米，誤差只有0.002毫米。六面隔墻寬度完全相同，墻之間的角度正好120度，形成一個完美的幾何圖形。

這種正六邊形的蜂巢結構，展現出蜜蜂驚人的數學才華，令許多建筑師自嘆不如、佩服有加！

蜜蜂是宇宙間最令人敬佩的建筑專家，憑著上帝所賜的天賦本能，采用“經濟原理”，用最少的材料（蜂蠟），建造最大的空間（蜂房）。

蜂巢的結構給了人們啟示和靈感，在很多方面加以運用。如美國B-2隱形轟炸機的機體元件，多采用三明治結構，即在兩塊高強度薄板間，膠合低密度的蜂巢層，使機體強度增高的同時質量減輕。發動機的噴嘴深置于機翼之內，也呈蜂巢狀，使雷達波只能進、不能出。無論是大至“蜂巢戰艦”，還是小至“蜂巢式行動電話”，其靈感無不來自蜂巢的結構。

除了蜜蜂，我們還從大自然中的很多生物身上獲得了啟示和靈感，并運用于生活、娛樂、軍事等方方面面，同學們只要留心觀察，一定可以發現更多的聯系。

（作者單位：江蘇省興化市戴澤初級中學）