自然界存在著各種非常具有規(guī)律性現(xiàn)象，比如點(diǎn)對(duì)稱、相對(duì)稱、面對(duì)稱等等，這些現(xiàn)象經(jīng)常令我們感到疑惑，為什么會(huì)如此的巧合？其規(guī)律的表面下暗含著什么樣的科學(xué)道理？當(dāng)我們了解了其中的道理后，會(huì)發(fā)現(xiàn)自然界竟是如此的神奇！

神奇的自然界現(xiàn)象

自然界中并沒(méi)有人為的干預(yù)，但很多現(xiàn)象卻似乎與數(shù)學(xué)有著密不可分的關(guān)系，動(dòng)物不會(huì)數(shù)學(xué)，那么大自然卻為何是一個(gè)數(shù)學(xué)家？那我們簡(jiǎn)單列舉自然界中一些常見(jiàn)的規(guī)律現(xiàn)象。

例如烏龜殼的表面具有規(guī)則的多邊形圖案

蒼蠅的眼睛由多個(gè) 多邊形小顆粒構(gòu)成

規(guī)則的多邊形雪花

等等，就不一一列舉，今天，我們就從蜂巢出發(fā)，分析蜂巢為何是這樣的幾何結(jié)構(gòu)。

從蜂巢訴說(shuō)科學(xué)規(guī)律

今天就來(lái)解密蜜蜂建筑的蜂巢為何具有如此整齊的結(jié)構(gòu)，它們?yōu)槭裁磿?huì)一致的建成這種規(guī)則正六面體結(jié)構(gòu)？當(dāng)你知道其中的原因一定會(huì)讓你驚嘆不已！

要解釋這個(gè)現(xiàn)象，首先我們先來(lái)思考這樣一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題：

有四座城市剛好分布在正方形的四個(gè)角，每條邊距離100KM，城市分布如下圖

由于城市的發(fā)展，需要在A、B、C、D四個(gè)城市之間修建馬路，馬路需要聯(lián)結(jié)四個(gè)城市，并且，為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)修建總路程最短的方案。

那么，你的第一反應(yīng)是不是就建造一條上圖形狀的公路呢？如果按照正方形進(jìn)行修建，也就是需要修4×100=400KM，因此，上面那種方案需要修建400KM公路。

那么是否還有更優(yōu)的解決方案呢？于是還有人提出了如下方案：

那么上圖方案二長(zhǎng)度：100+100+100√2≈341.1KM，似乎比方案一400KM短了五十多公里，但是和下面的方案三相比還是有差距。

上圖方案三長(zhǎng)度：100×3=300KM，比方案二短了四十多公里。優(yōu)勢(shì)非常明顯，然而卻依舊敗給第四個(gè)方案

上圖方案四長(zhǎng)度：2×100√2=200√2≈282.8KM，比三個(gè)方案又少了二十多公里。這個(gè)方案似乎是最優(yōu)的方案。然而，事實(shí)卻并非如此，有人給出了一個(gè)一個(gè)令人眼前一亮的方案：

上圖中需要修建的公路路程：AE+EC+BF+FD+EF≈57.735×4+42.265=273.205KM該方案比方案四又減少近10KM，因此，這個(gè)方案才是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。

看到這里，或許你已經(jīng)明白了其中的道理，蜜蜂修建巢穴也是一樣，同樣條件下，蜜蜂肯定會(huì)優(yōu)先選擇需要的建筑材料最少的方案，這就是最具典型和代表性的蜂巢結(jié)構(gòu)。因此，我們也不得不感嘆自然界生物竟是如此的聰明。

早在公元前3世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家就知道蜂房的正六棱柱的巢是最經(jīng)濟(jì)的形狀，在相同條件下，這種容積是最大的。

后來(lái)，人們從蜂巢的結(jié)構(gòu)中受到啟發(fā)，建立了形似蜂窩的無(wú)線電覆蓋區(qū)域。這種覆蓋區(qū)域的有效面積最大，覆蓋同樣范圍區(qū)域所建的信號(hào)塔個(gè)數(shù)最少，有效的減少了建設(shè)投資，

從上面這個(gè)問(wèn)題，讓我們認(rèn)識(shí)到，人類需要向大自然學(xué)習(xí)，自然界中包含的科學(xué)哲理更需要我們?nèi)ビ眯奶剿?，自然界中物種進(jìn)化，優(yōu)勝劣汰，存在的往往就是最優(yōu)的，存在即合理，其中的道理需要人們深入發(fā)掘。并且，我們?nèi)祟愐残枰次纷匀?，人類的力量是渺小的，與大自然和諧共處才是人類的使命。