蜂巢为什么是六边形的?
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发布时间：2022-04-26 12:26
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热心网友
时间：2022-06-28 06:33
因为正六边形蜂巢，密合度最高、所需材料最少、可使用的空间最大。
科学家们研究发现，如果蜂巢呈圆形或八角形，会出现空陈，如果是三角形或四角形，面积会减小，而这种可容纳高达上万只蜜蜂居住的正六边形蜂巢，密合度最高、所需材料最少、可使用的空间最大。蜂巢的构造非常精巧，由无数个大小相同的正六边形房孔组成，每个房孔都被其他房孔包围，两个房孔之间隔一堵蜡制的墙。
房孔的底既不是平的，也不是圆的，而是尖的，由三个完全相同的菱形组成。有人测量过菱形的角度，两个钝角都是110度而两个锐角都是70度。世界上所有的蜂巢都是按照这个统一的角度和模式建造的。
蜂巢巢室的中心线总是水平的，而巢室的非角度行排（non-angled rows）也是水平地(非垂直地)排成一线。因此，每个巢室都有两个垂直的“墙”，由两个角墙构成“地板”和“天花板”。而巢室的斜度是些微地向上，在9至14度之间，朝向开端，这样蜂蜜便不至流出。
现在有不少人分析研究过为什么蜂巢会是六边形，大体来说原因如下：
1.坚固性等材料学性质
2.六边形（Hexagonal），多边形的一种，指所有有六条边和六个角的多边形，这种结构有着优秀的几何力学性能。自然界中，苯与石墨的分子结构、龟壳、蜂巢等都呈现正六边形形状。
3.蜂窝结构非常坚固，故被应用于飞机的羽翼以及人造卫星的机壁。蜂巢内外面的巢穴（叫做巢房）刚好一半相互错开，相互组合六角形的边交叉的点是内侧六角形的中心。这是为了提高强度，防止巢房底破裂。
4.“蜂窝结构（Cellular Structure）是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂巢结构是蜂巢的基本结构,是由一个个正六角形单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构. ”
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时间：2022-06-28 06:33
热心网友
时间：2022-06-28 06:34
那么为什么蜂巢是六边形，而非其他形状的？现在的说法有两个。第一，六边形能以每范围最小的周界去平铺一平面，就是说六边形结构可以在一定体积里，能用最少的材料去建造一个最宽敞的巢室。另一个原说法是英国动物学家汤普生提出的，他认为六边形形状是基于个别的蜜蜂们将巢室摆放在一起的程序：有些类似在肥皂泡间制造的边界形状。为支持此论点，他指出个别建造的蜂王巢室，它们多是不规则和凹凸不平，不是以最有效率的方式制作
蜜蜂建筑蜂巢似乎是基于它们的本能，而生物学一般的理论均认为自然界里这么有效能的形状的现象是由于自然选择。
蜂巢巢室的末端也是几何效能的例子，虽然稍微不起眼。末端是一个所有邻近表面两面角度为120°的三面锥形，在一定容量最小化表面面积的角度(一个在锥形顶部边缘形成的角度大约为109°28'16"( = 180°- arccos(1/3)).)
蜂巢巢室3D几何图
巢室的形状就像是两个相对的蜂巢层互相套叠对方，而末端的各个平面都是和对边的巢室共享的。
相对层蜂巢的巢室合并在一起
当然个别巢室并非如上图显示的几何完美：在一个实际的蜂巢里，"完美"的六边形是有少许百分比偏差的。在较大的雄蜂蜂巢和较小的工蜂蜂巢之间的过渡地区，或当蜜蜂遇到障碍时，巢室型状都可能会歪曲的。而在1965年，匈牙利数学家拉兹洛·费耶·托斯发现蜜蜂所用的三面锥形(由三个菱形组成)不是理想最佳的三维几何形状。而由2个六角形和2个较小菱形组成的巢室末端将会多.035%（或接近1/2850）的效能。
