蜜蜂的蜂房为什么是六角形的?

蜂是宇宙间最令人敬佩的建筑专家。它们凭著上帝所赐的天赋本能,采用「经济原理」——用最少材料(蜂蜡),建造最大的空间(蜂房)——来造蜜蜂的家。

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,其致密的结构,各方受力大小均等,且容易将受力分散,所能承受的冲击也比其他结构大。

蜂窝--自然界最经济有效的建筑

达尔文赞叹蜜蜂的巢房是自然界最令人惊讶的神奇建筑。巢房是由一个个正六角形的中空柱撞房室,背对背对称排列组成。六角形房室之间相互平行,每一间房室的距离都相等。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又相互接合,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度,形成一个完美的几何图形。人们总是疑问,蜜蜂巢室为什麼不呈三角形、正方形或其他形状呢?隔墙为什麽呈平面,而不是呈曲面呢?

其实,早在西元前180年,古希腊数学家证明出:

(1)。周长固定的n边形,以正n边形的面积最大。而且n越大,面积越大。

(2)。周长固定时,圆面积大於所有正多边形。

古埃及人也早就知道,唯有正三角形、正方形、正六边形,能各自铺成一平面。

1712年瑞士数学家在博物学家的请托下,证明出:给订正六角柱,底部由三个全等菱形组成,最省材料的做法是,菱形两邻角分别是109°26和70°34,如此在固定容积下,可有最小表面积。而蜜蜂巢室底部的菱形两邻角分别是109°28和70°32,和的理论证明结果仅差2而已。

最近(1999年9月)加拿大『环球邮报』科学记者德服林撰文报导说:「经过1600年努力,数学家终於证明蜜蜂是世界上工作效率最高的建筑者。美国数学家黑尔宣称,他已解决“蜂窝猜想”。四世纪古希腊数学家贝波司提出,蜂窝的优美形状,是自然界最有效经济的建筑代表。他猜想,人们所见到的、截面呈六边形的蜂窝,是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。他的这一猜想称为“蜂窝猜想”,但这一猜想直至1999年才由黑尔证明。

虽然蜂窝是一个立体建筑,但每一个蜂巢都是六面柱体,而蜂蜡墙的总面积仅与蜂巢的截面有关。由此引出一个数学问题,即「寻找面积最大、周长最小的平面图形」。西元1943年,匈牙利数学家陶斯巧妙地证明,在所有首尾相连的正多边形中,正多边形的周长是最小的。但如果多边形的边是曲线时,会发生什麽情况呢?陶斯认为,正六边形与其他任何形状的图形相比,它的周长最小,但他不能证明这一点。而黑尔在考虑了周边是曲线时,无论是曲线向外突,还是向内凹,都证明了由许多正六边形组成的图形周长最小。

最杰出的建筑师——蜜蜂

蜜蜂的蜂巢造型奇特,结构巧妙,可谓巧夺天工,很早就引起了科学家们的浓厚兴趣。

蜜蜂为自己造「房子」,它们是世上最杰出的建筑师。

蜂巢结构

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建筑物。每一房室大小统一、上下左右距离相等;蜂房直径约0。5公分,房房紧密相连,整齐有序,彷佛经过精心设计。

当气候炎热、蜂巢内温度高升时,工蜂会在蜂巢入口的地方,鼓动翅膀搧风,使巢内的空气流通,因而变为凉爽。

由於蜂蜡色白、质地柔软;因此,建造成的蜂巢,是呈半透明乳白色;经风乾后,逐渐变黄变硬。

据估计,工蜂分泌1公斤的蜂蜡,需要消耗16公斤的花蜜;而采集1公斤的花蜜,蜜蜂们必须飞行32万公里才得以完成;相当於绕行地球8圈的距离。因此,蜂蜡对蜜蜂而言,是宝贝珍贵的。

科学家们研究发现,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,可容纳数量高达上万只的蜜蜂居住。

这种正六角形的蜂巢结构,展现出惊人的数学才华,令许多建筑师们自叹不如、佩服有加!

蜜蜂是宇宙间最令人敬佩的建筑专家。它们凭著上帝所赐的天赋本能,采用「经济原理」——用最少材料(蜂蜡),建造最大的空间(蜂房)——来造蜜蜂的家。

当代著名生物学家达尔文(,)(文献)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(ia,300~350BC)对蜂巢精巧奇妙的结构,作了细微的观察与研究。他在《数学汇编》()著作中写道:「蜂巢到处是等边、等角的正多边形图案,非常匀称规则。」

蜜蜂凭著上帝赋予它的智慧,选择了角数最多的正六边形。用等量的原料,使蜂巢具有最大的容积,因此能容纳更大数目的蜂蜜。

换言之,蜂巢不仅精巧神奇,而且十分符合现实需要,是一种最经济的空间架构。

蜜蜂建造的蜂巢,真是令人赞叹的天然建筑物。早在18世纪初,法国天文学家马拉尔地()(文献)亲自动手测量了许多蜂巢,发现每个蜂巢的孔洞和底部都是正六稜柱状。

如果将整个蜂巢底部分为三个菱形截面,则每个锐角和每个钝角的角度相等(锐角约为72°、钝角约为l09°)。

更令人惊奇的是,蜜蜂为了防止存蜜外流,每一个蜂巢的建筑,都是从中间向两侧水平展开;每个蜂房从内室底部到开口处,都呈现13o的仰角。

历史上,蜜蜂的智慧也引起了著名天文学家克普勒()(文献)指出:「这种充满空间对称蜂巢的角,应该和菱形十二面体的角一样。每个正六稜柱状蜂巢的底[52石斛网www.52shihu.com],都是由三个全等的菱形拼成的,而且每个菱形的钝角都等於’,锐角都等於70o32’。」

十八世纪初,法国科学家雷安姆氏(,)(文献)猜测:「用这样的角度建造起来的蜂巢,一定是相同容积中最省材料的建构法。」

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。

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,胶合密度甚低的蜂巢层,使机体强度增高、质量减轻。

发动机的喷嘴是深置於机翼之内,呈蜂巢状,使雷达波只能进、不能出。

铅笔中的石墨是由碳原子,排成六角形蜂巢状的薄片组成。如果重新组合这些碳原子,就可以变成钻石。

无论是大至「蜂巢战舰」()或小至「蜂巢式行动」(one),其灵感无不来自於蜂巢之结构。

智慧的王所罗门的箴言:「智慧在街市上呼喊,在宽阔处发声。」(箴1:20)所罗门的智慧是前无古人、后无来者的智慧,他的智慧是向神祈求而得,是神乐意赏赐的。

道成肉身的耶稣基督,他是比所罗门更有智慧的主。他曾在人类的历史中行走了三十三年半,他是「最杰出的智慧工蜂」其智慧的来源;因为,耶稣基督就是神的智慧。

「敬畏耶和华,是智慧的开端;认识至圣者,便是聪明。」(箴9:10)

「智慧人积存知识;愚妄人的口速致败坏。」(箴10:14)

如果,世上最杰出的建筑师——蜜蜂的生命是神创造的杰作;万物之灵、拥有上帝形像样式的人,岂不更应该认识这位宇宙万物智慧源头——上帝,他是创造主,是独一的真神。

野蜂筑巢的思维

当一个蜂巢(hive)内的蜜蜂数目太多时,老后蜂就带约一半的工蜂分巢(swarm)。可是在茫茫的大地或错综的树林,要找一处安身之所并不容易。野蜂在什麼地点筑巢?有几个因素它们必须事先考虑:建巢的地方要靠近花源;要能防风、防雨、防雪;要乾燥,不易长细菌或发霉;要能容易出入,但又能抵抗敌人。

所以当分巢的工蜂跟随老后蜂离巢,飞到一个可休憩之处时,大部分的工蜂就用自己的身体围绕她们这群蜂的「中心人物」后蜂,使她保温,而且若有鸟雀或其他昆虫来侵袭时,舍身护卫这位自己所属团体的「最高领导者」。这时也派出一些工蜂去周围地区巡逻,寻找较理想的筑巢地点。她们找到後,就在这个许多工蜂用身体所形成的「临时蜂巢」的表面层作报告。报告的方式就和通知其他工蜂良好花源的方式相同:摇摆舞或圆桌舞(详情参考上期载「明确的示知」)。但是找到的好地点可能有几处、报告的工蜂可能有好几只,这时除了被当作舞台的工蜂默默地一动也不动、让跳舞的工蜂能作正确的报告之外,其他可以活动的工蜂就观察这几只报信使者面对的方向与太阳间的角度、摇摆的次数等等,而彼此之间有默契地定出一个最好的地点。当最後的勘测决定在此地点筑新巢後,先到的工蜂就用她们每秒钟振动约两百次的双翅把树洞残馀的霉味搧出、把湿气吹乾,又分泌一种带甜味的蜂香让洞巢附近的蜜蜂闻香而至。(图下-1)

新地点乾燥到可以开始筑巢後,后蜂就被恭迎进来,仍有一些工蜂环绕保护她。大部分的工蜂开始齐心合力地「建新房子」。她们需要造蜂窝(cells),这是小小的长形窝室,可以育婴用,也可存食物用。绝大多数的育婴窝较小,用来养育未来的工蜂幼虫。大部分的工蜂寿命只有一、两个月,所以需要经常补充「生力军」。而这些育婴室被建在比较靠近中心的部分,因为在冬天严寒时,蜂房外围的窝室最冷,这些工蜂的幼虫若被冻死,蜂群的前途可虑。工蜂幼虫育婴窝彼此相当邻近及集中,这样使餵食的工蜂节省体力及时间,又使蜂巢在冬天为蜂婴的保温容易些。接连著工蜂育婴窝,就是花粉贮存窝,因为是餵养幼虫的重要食物。蜂蜜被储藏在外围的窝室内,因为比较抗冻。而未来雄蜂的育婴窝也较多在外围,因为他们幼虫的身体比工蜂较大、较长,耐寒能力较好;他们的育婴窝也较大,且在顶部呈圆顶(dome)形。你是不是觉得这些小工蜂相当聪敏?坚固又节省的建材

建房子要有材料。蜂房的材料是什麼?就是蜂蜡()。工蜂在腹部下面有一种腺体,能分泌这种蜡质。可是,这种建材并不是想有就有。工蜂需饱食花粉及已制成的蜂蜜,又需使周围的气温提高到摄氏三十三至三十六度之间,这些食物才能够被快速地消化吸收,而有产蜡的能源。所以一群一群的工蜂在饱食之後,每只蜂的前腿抓住前只蜂的後腿,拉成绳状的()「蜂串」,各蜂串又彼此邻近,这样就提高到所需的温度。而每只蜂把肚皮下渗出的蜂蜡,由後腿放入口中,然後个别用颚部造蜂窝,一个接一个,几千个蜂窝左右上下连接成梳状的蜂室(),从上到下的垂直长度可以在半公尺以上。每个扁长的梳状蜂房内有两排蜂窝,每排蜂窝的出口都面向外面,保持最高的进出效用。一个上轨道的蜂巢(hive),通常会有七、八条纵长从巢洞顶面垂下的梳状蜂房,而各蜂房之间的距离,又恰好是让这些忙忙碌碌的工蜂,上下、进出、转身,最实用而不浪费的活动空间。

蜂巢有时会有裂缝或需修补的地方,工蜂们早就未雨绸缪,采集树腊、植物伤口分泌的胶质等,合成一种蜂胶()。这种蜂胶除了可以补裂缝、防水之外,又可抗黴菌的增生。有时小老鼠溜进蜂巢想偷吃蜂蜜或蜂窝,工蜂把它叮死。这只「小」老鼠对蜜蜂而言,可是一座大山。这时工蜂会用蜂胶把这只老鼠「包装」起来,免得它腐臭後影响蜂巢的卫生状况。据说早期埃及法老王的木乃伊,也曾用蜂胶防腐。

蜜蜂的蜂房,用一样的材料,六边形的蜂房数目最多,同时,也节省空间。

数学家们经过计算发现,六角形的建筑材料少,空间大,有非常坚固。

露蜂房和白芷各有什么作用?

露蜂房醇、醚及丙酮浸出物有促进血液凝固作用浸出物能增强心脏运动使血压越时下降并有利尿作用丙酮浸出物能扩张离体兔耳血管白芷作用温归肺胃经功效解表祛风燥湿消肿排脓止痛查看详细

蜂房可以煮水喝吗?

可以煮水喝加水加热,不停的搅拌,待蜂巢全部熔融,蜡溶解出来后,乘热用纱布过滤,滤布下放一盆凉水,过滤出来的蜂蜡遇水凝结,捞出来就可以用了。再放进小瓶里隔水加热,融成块状。用起来切割很困难。滤布一定要细,否则连渣子也一起过了。干净的未用过的丝袜也可以用来过滤。查看详细

露蜂房是动物还是植物?

名称:露蜂房释名:蜂肠、蜂窠、百穿、紫金沙。气味:甘、平、有毒。主治:1、小儿疾。用大蜂房一枚,加水三升煮成浓汁洗浴。一天洗三、四次。2、手足风痹。用黄蜂窠(即露蜂房)大者一个、或小者三、四个,烧成灰,加独蒜一碗,百草霜一钱半,一起捣烂敷痛。忌生冷劳腥。3、风虫牙痛。用露蜂房煎醋热漱。又方:用蜂房一枚,孔内以盐填实,烧后研为末,擦患处,待一会,盐汤漱增。或取一块咬齿间。又方:用露蜂房一个、乳香三块,煎水含漱。又方:用露蜂房同细辛煎水含漱。又方:用璐蜂房同蝎。研末擦患处。4、喉痛肿痛。用露蜂房灰、白僵蚕,等分为末。每服半钱,乳香汤送下。5、舌上出血。窍如针孔。有紫金沙(即露蜂房顶上实处)一两、贝查看详细

蜜蜂是如何建蜂房的?

蜜蜂先用后足和中足把蜂蜡传送到前足,然后咀嚼蜂蜡,吐出来,做出六角形的蜂房。它们会把蜂房做得稍稍倾斜,开口上扬,这样,蜂蜜就不会流出来了。查看更多《神奇校车图画书版奇妙的蜂巢》查看详细

蜂房如何正确选购有哪些方式?

1、纯正的蜂房颜色不一,以颜色浅淡、光泽油亮、透明度好、无杂质的为佳。蜂房的颜色不宜太黑。如掺有糖类杂质的蜜,颜色加深,透明度差,浑浊,常有沉淀物。真正好的蜂房看稠度,可用一根竹筷插入蜜中,垂直提起,纯蜂蜜在滴下时速度慢、粘性大、有拉丝,断丝后往回收缩,滴下蜜丝会在液面上堆起并慢慢散开。查看详细
回复日期:2020-06-29 热度:1098