蜂巢结构为什么是完美结构,蜂巢结构与晶体结构的关系

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-10-28 08:57:11

蜂巢结构为什么是完美结构,蜂巢结构与晶体结构的关系(1)

著名生物学家达尔文曾说过:“如果一个人看到(蜜蜂)巢房而不备加赞扬,那他一定是个糊涂虫。”

很长一段时间里,人类都认为蜂巢是由许许多多个正六边形的蜂房组成的,一个挨着一个,紧密地排列,中间没有一点空隙。

通常情况下,蜂巢不仅美观而且内部结构合理,空间利用率非常高,因此,蜜蜂一直有着“大自然界的建筑大师”的称号。

然而,科学家近来的研究表明,蜂巢并不是完全由正六边形的蜂房建造而成,这种精巧的建筑似乎没有我们想象中那么“完美”。

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为什么正六边形是最完美的?

回想家里铺的瓷砖我们会意识到,为了结构稳固,充分利用空间,我们通常会使用正多边形去铺满平面。

满足这个条件的正多边形只有3种,即等边三角形、正方形、正六边形。

蜂巢结构为什么是完美结构,蜂巢结构与晶体结构的关系(2)

这其中暗藏的数学原理是,“紧密排列”需满足一个360°的周角,也就是说,正多边形的内角度数需要被360整除,所以只有:

这三种形状可以满足这个条件,其他形状如内角为108°的正五边形、128.57°的正七边形等都无法做到紧密排列。

蜂巢结构为什么是完美结构,蜂巢结构与晶体结构的关系(3)

常见正多边形的内角度数

现在,等边三角形、正方形、正六边形在众多多边形中脱颖而出了。

但正六边形是怎么做到青出于蓝的呢?

因为在面积相同的情况下,六边形比三角形或正方形的总周长都小。

也就是说,采用正六边形的结构建造蜂巢,所需材料最少、可使用空间最大。

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