“动物建筑大师”蜜蜂与蜂巢

孙晓艳

蜂巢造型奇特，结构巧妙，很早就引起了科学家的浓厚兴趣。达尔文曾说：“如果一个人在观赏精密细致的蜂巢后，而不知加以赞扬，那人一定是个糊涂虫。”古希腊数学家帕普斯对蜂巢作了细微的观察与研究，并在其著作《数学汇编》中写道：“蜂巢到处是等边、等角的正多边形图案，非常匀称规则。”

蜂巢的巢房是由一个个正六角形的中空柱状房室，背对背对称排列组成。每一个巢房的建筑，都是以中间为基础向两侧水平展开，从其房室底部至开口处有13°的仰角，是为了避免存蜜的流出。另一侧的房室底部与这一面的底部相互接合，由三个全等的菱形组成。此外，巢房的每间房室的六面隔墙宽度完全相同，两墙之间所夹成的角度正好是120°，形成一个完美的几何图形。

公元4世纪时，古希腊数学家佩波斯提出，蜂窝的优美形状，是自然界最有效劳动的代表。他猜想，人们所见到的截面呈六面形的蜂窝，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。他的这一猜想被称为“蜂窝猜想”，但这一猜想一直没有人能证明。后来，美国密执安大学数学家黑尔宣称，他已破解这一猜想。数学家用实际行动证明了蜜蜂是世界上工作效率最高的建筑者。

科学家们研究发现，蜂巢的六角形是最致密的结构，各方受力大小均等，且容易将受力分散。同时正六角形的建筑结构，密合度最高、所需材料最简、可使用空间最大。因此，除了节省之外，还可提高蜜蜂的入住数，据说一个蜂巢能容纳数量高达上万只的蜜蜂居住。蜂窝是一座十分精密的建筑工程。蜜蜂建巢时，青壮年工蜂负责分泌片状新鲜蜂蜡，每片只有针头大小。而另一些工蜂则负责将这些蜂蜡仔细摆放到一定的位置，以形成竖直六面柱体。每一面蜂蜡隔墙厚度不到0.1毫米，误差只有0.002毫米。六面隔墙宽度完全相同，墙之间的角度正好120度，形成一个完美的几何图形。

这种正六边形的蜂巢结构，展现出蜜蜂惊人的数学才华，令许多建筑师自叹不如、佩服有加！

蜜蜂是宇宙间最令人敬佩的建筑专家，凭着上帝所赐的天赋本能，采用“经济原理”，用最少的材料（蜂蜡），建造最大的空间（蜂房）。

蜂巢的结构给了人们启示和灵感，在很多方面加以运用。如美国B-2隐形轰炸机的机体元件，多采用三明治结构，即在两块高强度薄板间，胶合低密度的蜂巢层，使机体强度增高的同时质量减轻。发动机的喷嘴深置于机翼之内，也呈蜂巢状，使雷达波只能进、不能出。无论是大至“蜂巢战舰”，还是小至“蜂巢式行动电话”，其灵感无不来自蜂巢的结构。

除了蜜蜂，我们还从大自然中的很多生物身上获得了启示和灵感，并运用于生活、娱乐、军事等方方面面，同学们只要留心观察，一定可以发现更多的聯系。

（作者单位：江苏省兴化市戴泽初级中学）