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為什麽蜜蜂的蜂巢是六角形的?

Bee是宇宙中最令人欽佩的建築專家。基於上帝賦予的與生俱來的本能,他們采用“經濟原則”——用最少的材料(蜂蠟)建造最大的空間(蜂巢)——來建造蜜蜂的家園。

正六邊形建築結構密封性最高,所需材料最簡單,可用空間最大。其結構緊湊,四面受力相等,易於分散應力,比其他結構能承受更大的沖擊。

蜂巢——自然界最經濟有效的建築

達爾文稱贊蜂巢是自然界中最令人驚嘆和神奇的建築。巢室由規則的六邊形空心圓柱組成,直擊中庭,背靠背對稱排列。六邊形心房相互平行,每個心房之間的距離相等。每個巢室的建築以中間為基準向兩側水平鋪展,從其中庭底部到開口的仰角為13,以避免蜂蜜外流。另壹側的房室底部與這壹側的底部相連,由三個相同的菱形組成。此外,鳥巢每個房間的六面隔墻的寬度完全相同,兩面墻的夾角正好是120度,形成了壹個完美的幾何圖形。人們總是想知道,為什麽蜜蜂巢不采取三角形、正方形或其他形狀?為什麽隔墻是平的,而不是弧形的?

事實上,早在公元前180年,古希臘數學家芝諾多羅斯就證明了:

(1).對於周長固定的N邊形,正N邊形的面積最大。n越大,面積越大。

(2)周長固定時,圓形面積大於所有正多邊形。

古埃及人也很早就知道,只有正三角形、正方形和正六邊形才能鋪成平面。

1712年瑞士數學家Samuel Konig應博物學家列奧謬爾的要求,證明了壹個修正的六邊形柱體的底部由三個全等的菱形組成,最省材料的方法是菱形的鄰角分別為109° 26 '和70° 34 ',這樣在體積壹定的情況下可以得到最小的表面積。而蜂巢底部菱形的鄰角分別為109° 28’和70° 32’,與塞繆爾·柯尼希的理論證明僅差2’。

最近(65438+1999年9月),加拿大科學記者德夫林寫了壹篇文章:“經過1600年的努力,數學家們終於證明了蜜蜂是世界上最高效的建設者。美國數學家黑爾宣稱他已經解決了“蜂巢猜想”。4世紀古希臘數學家貝波提出,蜂巢的優美造型是自然界中最高效、最經濟的建築代表。他猜測人們看到的橫截面為六邊形的蜂巢是蜜蜂用最少的蜂蠟建造的。他的猜想被稱為“蜂巢猜想”,但直到1999才被黑爾證明。

蜂箱雖然是立體建築,但每個蜂箱都是六邊形圓柱體,蜂蠟墻的總面積只與蜂箱的橫截面有關。這就引出了壹個數學問題,就是“求面積最大周長最小的平面圖形”。1943年,匈牙利數學家陶斯巧妙地證明了壹個正多邊形的周長是所有首尾相連的正多邊形中最小的。但是如果多邊形的邊是曲線會怎麽樣呢?陶斯認為正六邊形與其他圖形相比周長最小,但他無法證明。但當黑爾認為外圍是曲線時,無論曲線是向外凸出還是向內凹陷,都證明了由許多正六邊形組成的圖形的周長是最小的。

最傑出的建築師——蜜蜂

蜜蜂的蜂箱造型獨特,結構巧妙,長期以來引起了科學家們的極大興趣。

蜜蜂為自己建造房屋。他們是世界上最傑出的建築師。

蜂巢結構

蜂巢的基本結構是由正六邊形的單間組成的建築,所有的開口都朝下或向壹側,背靠背對稱排列。每個心房大小統壹,上下距離相等。蜂巢直徑約0.5厘米,各個房間緊密相連,整齊有序,仿佛精心設計。

當氣候炎熱,蜂箱內溫度升高時,工蜂會在蜂箱入口處拍打翅膀,使蜂箱內的空氣流通,從而變得涼爽。

因為蜜蠟又白又軟;因此,蜂巢半透明,乳白色;風幹後逐漸變黃變硬。

據估計,工蜂需要消耗16公斤花蜜才能分泌1公斤蜂蠟;要采集1公斤的花蜜,蜜蜂要飛32萬公裏才能完成;相當於繞地球八圈。所以蜜蠟對蜜蜂來說是珍貴的。

科學家發現,正六邊形的建築結構緊密度最高,所需材料最簡單,可用空間最大。因此,它可以容納數萬只蜜蜂。

這種規則的六邊形蜂巢結構顯示出驚人的數學天賦,讓很多建築師都自嘆弗如!

蜜蜂是宇宙中最令人欽佩的建築專家。基於上帝賦予的與生俱來的本能,他們采用“經濟原則”——用最少的材料(蜂蠟)建造最大的空間(蜂巢)——來建造蜜蜂的家園。

當代著名生物學家(文學)達爾文(1809-1882)說:“壹個人如果不欣賞精巧的蜂箱,他壹定是個傻瓜。」

古希臘數學家帕普斯(公元前300 ~ 350年)對蜂巢的精巧奇妙結構進行了細致的觀察和研究。他在《數學集錦》壹書中寫道:“蜂巢充滿了邊和角相等的規則多邊形圖案,非常對稱和規則。」

憑借上帝賦予它的智慧,蜜蜂選擇了角數最多的正六邊形。在原料量相同的情況下,蜂巢的體積最大,因此可以容納更大量的蜂蜜。

換句話說,蜂巢不僅精致神奇,而且非常逼真,是最經濟的空間結構。

蜜蜂建造的蜂巢真是壹座令人驚嘆的自然建築。早在18世紀初,法國天文學家馬拉爾迪親自測量了許多蜂巢,發現每個蜂巢的孔洞和底部都是六棱柱體。

如果將整個蜂窩的底部分成三個菱形截面,則每個銳角和每個鈍角的角度相等(銳角約為72°,鈍角約為l09)。

更令人驚訝的是,為了防止蜂蜜流出,每個蜂巢的構造都是從中間向兩邊水平展開的;每個蜂巢從內室底部到開口呈現13 o的仰角。

歷史上,蜜蜂的智慧也曾引起著名天文學家開普勒(文獻)指出:“這種充滿空間對稱性的蜂巢的角度,應該和菱形十二面體的角度相同。每個正六邊形蜂窩的底部由三個全等的菱形組成,每個菱形的鈍角等於109 o28’,銳角等於70 o32’。」

18世紀初,法國科學家勒內·德·列奧謬爾(1683-1757)(文獻)推測:“以這個角度建造的蜂巢,壹定是同體積中最節省材料的建造方法。」

蜂巢的六邊形是最密的結構,四面受力相等,容易分散受力。

美國B-2隱形轟炸機的機體部件多采用夾層結構,即在兩塊高強度薄板之間,膠合壹層密度極低的蜂窩層,使機體強度增加,重量減輕。

發動機的噴口深深地放在機翼裏,呈蜂窩狀,這樣雷達波只能進不能出。

鉛筆中的石墨是由排列成六角形蜂窩狀薄片的碳原子組成的。如果這些碳原子重組,它們可以變成鉆石。

無論是大到“蜂巢戰艦”,還是小到“蜂窩手機”,其靈感都來自於蜂巢的結構。

智慧王所羅門的箴言說:“智慧在街市上呼喊,在寬闊處發聲。(箴言1:20)所羅門的智慧是空前絕後的。他的智慧是通過向上帝祈禱而獲得的,上帝也願意賜予他智慧。

耶穌基督的化身,是壹個比所羅門更明智的主。他在人類歷史上走過了33年半,他是“最傑出的智慧工蜂”的智慧之源。因為耶穌基督是神的智慧。

“敬畏耶和華是智慧的開端;認識至聖就是智慧。”(箴言9:10)

“聰明人儲存知識;傻瓜的嘴很快毀了。”(諺語10:14)

如果說世界上最傑出的建築師——蜜蜂的壹生是上帝創造的傑作;萬物之靈,具有上帝的形象和風格,應該不知道宇宙萬物的智慧之源——上帝,他是造物主,是唯壹的真神。