蜜蜂的“數(shù)學(xué)天賦”

蜜蜂在我們的生活中應(yīng)該并不陌生. 幾乎人人都知道蜜蜂是勤勞的實(shí)干家，但很少人知道，蜜蜂也是極聰明的數(shù)學(xué)家. 蜂巢是它們數(shù)學(xué)智慧的結(jié)晶，隱藏著很多鮮為人知的秘密. 下面就蜂巢的形狀結(jié)構(gòu)，以及在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用，給同學(xué)們介紹一下.

一、 蜂巢的形狀結(jié)構(gòu)

蜂巢是嚴(yán)格的六角柱形體. 它的一端是六角形開口，另一端則是封閉的六角棱錐體的底，由三個(gè)相同的菱形組成.

有科學(xué)家曾準(zhǔn)確測(cè)量過，蜂巢巢室的兩個(gè)鈍角角度都為109度298分，所有的銳角為70度32分，這樣既堅(jiān)固又省材料. 蜂房的巢壁厚0. 073毫米，誤差極小. 值得一提的是幾乎世界上所有蜂巢都是這樣的.

科學(xué)家近一步研究發(fā)現(xiàn)，蜂巢是以正六邊形而建造的. 正六邊形的內(nèi)角為120度，3個(gè)六邊形剛好可以圍成360度，不浪費(fèi)一點(diǎn)空間. 像這樣不浪費(fèi)一點(diǎn)空間的圖形有等邊三角形、正方形、正六邊形、正十二邊形、正三十六邊形等. 但很多實(shí)驗(yàn)表明邊數(shù)超過六邊形的，則會(huì)浪費(fèi)空間；邊數(shù)少于六邊形（比如正三邊形、正方形）雖然不浪費(fèi)空間，但浪費(fèi)材料.

二、 生活中的應(yīng)用

人們把蜂房譽(yù)為自然界的奇異的建筑. 經(jīng)過對(duì)蜂房的深入研究，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，相鄰的房孔共用一堵墻和一個(gè)孔底，非常節(jié)省建筑材料；房孔是正六邊形，蜜蜂的身體基本上是圓柱形，蜂在房孔內(nèi)既不會(huì)有多余的空間又不感到擁擠. 這在生活中有著重要的應(yīng)用，例如：

1. 航天方面

蜂窩的結(jié)構(gòu)給航天器設(shè)計(jì)師們很大啟示，他們?cè)谘兄茣r(shí)，采用了蜂窩結(jié)構(gòu)：先用金屬制造成蜂窩，然后再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結(jié)構(gòu). 這種蜂窩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很高，重量又很輕，還有益于隔音和隔熱. 因此，現(xiàn)在的航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船在內(nèi)部大量采用蜂窩結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星的外殼也幾乎全部是蜂窩結(jié)構(gòu). 這些航天器又被統(tǒng)稱為“蜂窩式航天器”. 在航空航天工業(yè)中，蜂窩結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板，用于翼面、艙面、艙蓋、地板、發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)罩、尾噴管、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼、剛性太陽電池翼、拋物面天線、火箭推進(jìn)劑貯箱箱底等.

2. 通信方面

70年代中期至80年代中期，這是移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展時(shí)期. 1978年底，美國貝爾試驗(yàn)室研制成功先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)，建成了蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量. 1983年，首次在芝加哥投入商用. 同年12月，在華盛頓也開始啟用. 之后，服務(wù)區(qū)域在美國逐漸擴(kuò)大. 到1985年3月已擴(kuò)展到47個(gè)地區(qū)，約10萬移動(dòng)用戶. 其他工業(yè)化國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公用移動(dòng)通信網(wǎng).

3. 航空方面

現(xiàn)代航空技術(shù)要求飛機(jī)高速高空遠(yuǎn)程，要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，就要減輕自身的重量. 設(shè)計(jì)師在研究軍艦鳥的骨骼時(shí)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有蜂窩狀的夾層結(jié)構(gòu)，像一個(gè)六角柱，所以鳥能輕巧起飛，便把蜂窩狀結(jié)構(gòu)運(yùn)用到飛機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼上，大大減輕了重量，從而節(jié)省了材料和燃料，所以就可以達(dá)到高速高空遠(yuǎn)程.

小小的蜜蜂就擁有如此大的智慧，這說明我們應(yīng)該多觀察生活中的新奇現(xiàn)象. 通過現(xiàn)象觀察事物本質(zhì)、原理，也許下一個(gè)打開科學(xué)創(chuàng)新大門的科學(xué)家就是你！