▲刚造好(左)和2天后(右)的蜂窝孔(来源:ZME science)
为了验证这一过程,王建祥团队还利用圆形截面的塑料吸管模拟蜂窝孔阵列制作简易模型。让塑料吸管均匀受热后,他们验证了蜂窝孔可由圆形转变为正六边形或近似正六边形的结论。
这一实验表明:蜜蜂建造出的正六边形蜂巢并不完全是蜜蜂有心为之,而是蜂蜡的物理性质使然,蜂巢形状的出现,和肥皂泡挤压的结果类似。
正因如此,只要我们仔细观察就会发现:在大小不同的蜂巢之间的过渡区域,蜂巢就未必是六边形的,偶尔也会出现五边形或者其他形状。另外,靠近中心的蜂巢,形状往往比边缘的更接近规则的六边形。这些观察更加支持了“蜂巢形状是物理作用的结果”这一观点。
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六边形还有许多待解的秘密
从微观世界到宏观世界,能够发现很多正六边形的例子。

▲胰岛素六聚体(来源:维基百科)
在微观的分子尺度,石墨和苯环分子就是标准的平面正六边形结构;中国科学院大气物理研究所研究员王庚辰对记者表示,尽管大自然中几乎找不出两片完全相同的雪花,但是它们的基本形状都是正六边形的结构。
在更为宏大的宇宙空间尺度上,天文学家也观测到各种六边形的结构。2013年,卡西尼号土星探测器传回的画面显示:在土星北极地区出现的巨型风暴呈现出诡异的六边形特点。该现象的具体原因至今还是一个谜;宇宙中一些新星爆发之后形成的“泡泡星云”也以蜂窝状聚集在一起。

▲土星北极的六边形风暴
此外,由许多小眼组成的复眼是一些昆虫的主要视觉器官,它们也常以蜂巢形式排列。王文峰认为,在自然界中之所以有如此多的事物呈现正六边形结构,与正六边形的性质具有很大的关系,例如正六边形有六条对称轴,它可以经过各式各样的旋转而不改变形状等。
魏红祥认为,放眼整个自然界,“特殊”的形状并不止正六边形一种,几乎各种形状都能够在自然界中找到,它们频繁出现的背后,都有相关的数学规律——譬如在引力的作用下,宇宙中的天体基本上都是椭圆形或者圆形。而荷叶上的小水滴,之所以会形成球形,则是因为受到表面张力的作用。
尽管现在科学家们已经初步揭示出正六边形蜂巢的出现,自然界力的作用功不可没,这是否就能完全否认蜜蜂进化过程中自然选择的作用呢?目前还没有一个更为清晰的答案。为何其他生物体或自然现象更加“青睐”正六边形,也依旧值得好好研究。

▲龟背竹的果实(图片来源于网络)
另一方面,现在人类已经从正六边形的研究中受益,我们生活中的很多构型,也已经采用了正六边形的结构。例如,人们从蜂巢中得到启发,建立了蜂窝式的无线电覆盖区域。这种模式覆盖同样的范围所建筑的塔台个数最少,可以大幅节省建设投资。而在相邻的区域中,选用不同的频率进行通讯,也能够避免干扰,从而获得理想的通讯效果。
受到正六边形蜂巢的启示,数学家们也开始研究三维空间中“最经济”的几何体组合。例如,1993年,两位物理学家提出的“威尔-弗兰气泡”结构,所构成的系统能最有效地将空间划分为等体积晶格,即将构建材料最小化——北京奥林匹克公园的“水立方”外表面的“泡泡”布局就采用了上述原理。
