 早在公元前3世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家就說過：“蜂房的六邊形是最節(jié)省材料的形狀，也是容量最大的形狀，”可是為什么六邊形最節(jié)省材料？為什么不建造成圓形的呢？  我們來做個(gè)試驗(yàn)：把許多形狀和大小一模一樣的圓形硬幣放在桌子上，然后搖晃桌子，讓這些硬幣擠成一團(tuán)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些硬幣排成了和蜂巢外形很像的結(jié)構(gòu) （如左圖）。但仔細(xì)一看就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)蜂巢形狀的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，稍微碰一下就會(huì)變形，原因就在于圓與圓之間留有縫隙，蜜蜂無法共用蜂房壁，浪費(fèi)了建造材料，而六邊形與六邊形之間卻可以完美結(jié)合，不留任何縫隙！ 大約100年前，數(shù)學(xué)家證明了6個(gè)圓正好可以包圍住一個(gè)同樣大小的圓，細(xì)心的小朋友一定一眼就能看出蜂巢正是重復(fù)采用了這種結(jié)構(gòu)（如上圖）。 另外，蜂巢結(jié)構(gòu)是一種自然存在的數(shù)學(xué)美，人們?cè)谏钪星擅畹乩昧诉@種結(jié)構(gòu)原理。 （1）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)：無線電波通過天線向四周發(fā)射信號(hào)，覆蓋的區(qū)域是一個(gè)圓形，但每個(gè)區(qū)域相互連接，用圓形小區(qū)排列肯定會(huì)留有很大的空隙和重疊部分，當(dāng)我們的手機(jī)進(jìn)入到這些空隙區(qū)域時(shí)，就會(huì)失去信號(hào)，而當(dāng)我們的手機(jī)進(jìn)入到這些重疊區(qū)域時(shí)，信號(hào)就會(huì)相互干擾，手機(jī)同樣無法使用。蜂巢的結(jié)構(gòu)啟發(fā)了人們建立蜂巢式的無線電覆蓋區(qū)域 （如下圖），這種覆蓋區(qū)域的面積最大，覆蓋相同范圍所建的小區(qū)數(shù)量少，這樣就大大節(jié)約了建設(shè)的資金，同時(shí)在相鄰的小區(qū)使用不同頻率進(jìn)行通信，既避免了干擾，又獲得了最佳效果。 （2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)：由于蜂巢的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以節(jié)約資源、實(shí)現(xiàn)最大空間，且具有相當(dāng)大的承載能力，于是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師利用蜂巢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出了各種產(chǎn)品，如柜子、鞋墊、蜂窩紙。   （3） 建筑設(shè)計(jì)：一些建筑在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師為了讓強(qiáng)度更大、質(zhì)量更輕，造型更美觀、材料不浪費(fèi)，通常會(huì)采用蜂巢狀的建筑結(jié)構(gòu)，比如建筑外部花紋和大跨度建造屋頂經(jīng)常采用蜂巢狀的網(wǎng)架（如下圖）。 看到這里，你一定覺得蜂巢結(jié)構(gòu)與我們的生活息息相關(guān)，大自然中的數(shù)學(xué)美果然無處不在，就像蜂巢結(jié)構(gòu)的原理一樣，我們只要利用簡單的小規(guī)則就可以創(chuàng)造出完美的杰作！ 本文作者：阮征 |
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