蜜蜂為什么喜歡正六邊形？
2021-07-27 07:09:07張清庭
科學(xué)之謎 2021年5期
關(guān)鍵詞：優(yōu)化結(jié)構(gòu)
張清庭
你見過(guò)蜂窩嗎？你知道為什么它的每一個(gè)孔都是正六邊形的嗎？這個(gè)問(wèn)題，早在十幾個(gè)世紀(jì)前就被提起，但人們一直沒有知曉答案。
蜜蜂是優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家
古希臘數(shù)學(xué)家佩波斯認(rèn)為，蜂窩的優(yōu)美形狀，是自然界最有效勞動(dòng)的代表。他猜想，蜂窩孔之所以是正六邊形，是因?yàn)檫@可以使蜜蜂筑巢用到的蜂蠟最少。
他的這一猜想稱為“蜂窩猜想”，是數(shù)學(xué)中最古老的問(wèn)題之一，它被提出來(lái)后的1000多年里，無(wú)人能夠?qū)⑺C明。直到1999年，美國(guó)密歇根大學(xué)的數(shù)學(xué)家黑爾教授才真正做出解答。他得出的結(jié)論是：將一個(gè)平面分割成同等面積的區(qū)域，且具有最小周長(zhǎng)的幾何圖形，是蜂窩狀的正六邊形。
那么，蜜蜂是怎么知道人類數(shù)學(xué)家千年來(lái)都找不到的秘密的呢？
蜜蜂被認(rèn)為是非常聰明的。科學(xué)家聲稱，這種微小的昆蟲可以計(jì)算出角度，甚至可以理解地球的圓度。不久前，它們被證明了可以成功判斷0到6這幾個(gè)數(shù)字的大小。雖然這點(diǎn)能力與人類相比，根本不值一提;但是和那些神經(jīng)元比它們多數(shù)千倍的其他動(dòng)物比起來(lái)，它們的確是非常了不起。這說(shuō)明了蜜蜂是可以理解數(shù)學(xué)概念的，它們可以對(duì)工作量和努力程度進(jìn)行判斷，從而優(yōu)化自身的付出。
蜂蠟比蜂蜜更難生產(chǎn)，所以用最少的蠟
我們?nèi)祟愐恢痹谑褂孟灒绕涫窃诘湥司紵灎T量超過(guò)歐洲其他任何國(guó)家。每個(gè)丹麥人每年燃燒約6千克的蠟燭，這是相當(dāng)多的。
蜜蜂一點(diǎn)也不像丹麥人，因?yàn)樗鼈兩a(chǎn)蜂蠟是很不容易的——生產(chǎn)1千克的蜂蠟需要消耗8千克的蜂蜜。顯然，它們是知道這一點(diǎn)的，也知道如何進(jìn)行優(yōu)化（正如我們前面所說(shuō)），因此，它們?cè)谥矔r(shí)，自始至終都在尋求一種方法盡可能用到最少的蜂蠟（來(lái)構(gòu)建蜂窩孔）。在不斷的進(jìn)化當(dāng)中，蜜蜂最終找到了方法——只有當(dāng)它們將每一個(gè)蜂窩孔建造成正六邊形時(shí)，使用到的蜂蠟才會(huì)最少。
蜜蜂選擇小孔是因?yàn)榇罂兹菀灼屏?/h3>
現(xiàn)在，我們知道蜜蜂可以優(yōu)化蠟的消耗，并且它們具有這樣做的智慧和能力。那么，為什么它們要將蜂窩孔建的較小而不是更大一點(diǎn)呢？畢竟，孔建得大的話是會(huì)進(jìn)一步減少蜂蠟使用量的。難道它們失算了？
其實(shí)，蜜蜂之所以選擇較小的孔，是為了讓結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固。蜜蜂在建造蜂窩的時(shí)候，都是從頂部開始，然后向下進(jìn)行擴(kuò)充。當(dāng)一個(gè)孔裝滿蜂蜜時(shí)，蜜蜂就會(huì)用蜂蠟將其封住。整個(gè)蜂窩就是這樣慢慢建造起來(lái)的。
你可以想象一下，它們用蜂蜜填充那些孔的時(shí)候，如果孔很大，那么裝的蜂蜜自然也就多。如果蜂蜜過(guò)重，就會(huì)破壞孔的結(jié)構(gòu)（成分是蜂蠟），一旦結(jié)構(gòu)遭到破壞，那么它們之前的辛苦努力也就付之流水了。還有一種情況，即使孔的結(jié)構(gòu)足夠堅(jiān)固，這時(shí)孔里的蜂蜜也會(huì)流出來(lái)，因?yàn)榭状罅耍枰笆┕ふ摺倍啻蝸?lái)回飛行才能將其封住，有時(shí)還需要幾天的時(shí)間。
蜂蜜停留在孔內(nèi)靠的是本身的粘度，如果孔沒有被很快封住，蜂蜜就會(huì)流出來(lái)浪費(fèi)掉了。所以，為了確保其蜂窩孔結(jié)構(gòu)足夠堅(jiān)固，并考慮到一次性就能夠把孔封住，蜜蜂最終選擇了小孔，以使它們的辛勤勞動(dòng)成果不至于白費(fèi)。
猜你喜歡
房地產(chǎn)導(dǎo)刊(2022年5期)2022-06-01 06:20:14
哲學(xué)評(píng)論(2021年2期)2021-08-22 01:53:34
建材發(fā)展導(dǎo)向(2021年12期)2021-07-22 08:06:48
建材發(fā)展導(dǎo)向(2021年7期)2021-07-16 07:07:52
中學(xué)生數(shù)理化(高中版.高二數(shù)學(xué))(2021年12期)2021-04-26 07:43:48
中學(xué)生數(shù)理化(高中版.高考數(shù)學(xué))(2021年12期)2021-03-08 01:28:50
中華詩(shī)詞(2019年7期)2019-11-25 01:43:04
模具制造(2019年3期)2019-06-06 02:10:54
影視與戲劇評(píng)論(2016年0期)2016-11-23 05:26:01
現(xiàn)代企業(yè)(2015年9期)2015-02-28 18:56:50
