蜜蜂几何天赋蜜蜂的几何天赋表现在那哪里?好像有六边形的蜂巢,还有什么?
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/08/27 10:29:39
蜜蜂几何天赋蜜蜂的几何天赋表现在那哪里?好像有六边形的蜂巢,还有什么?
蜜蜂几何天赋
蜜蜂的几何天赋表现在那哪里?
好像有六边形的蜂巢,
还有什么?
蜜蜂几何天赋蜜蜂的几何天赋表现在那哪里?好像有六边形的蜂巢,还有什么?
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Zenodorus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Samuel Konig 在博物学家Reaumur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Samuel Konig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(Darwin, 1809-1882)(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(Pappus of Alexandria, 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》(Mathematical Collection) 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(Maraldi)(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13 o的仰角.
历史上,蜜蜂的智慧也引起了著名天文学家克普勒(Kepler) (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,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109o28’,锐角都等於70o32’.」
十八世纪初,法国科学家雷安姆氏(Rene de Reaumur, 1683-1757)(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」(Hive frigate)或小至「蜂巢式行动电话」(Cellular mobile phone),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.
好像跳舞也是
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。...
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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。
收起
有以下三段解释:
蜂巢(fengchao)蜂群生活和繁殖后代的处所,由巢脾构成。各巢脾在蜂巢内的空间相互平行悬挂,并与地面垂直,巢脾间距为7~10毫米,称为蜂路。每张巢脾由数千个巢房连结在一起组成,是工蜂用自身的蜡腺所分泌的蜂蜡修筑的。大、小六角形的巢房,分别为培育雄蜂和工蜂的,底面为3个菱形面。培育蜂王用的巢房,称为王台,形状似下垂的花生,是蜂群在分蜂前临时修筑的,多在巢脾下部和边角上。...
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有以下三段解释:
蜂巢(fengchao)蜂群生活和繁殖后代的处所,由巢脾构成。各巢脾在蜂巢内的空间相互平行悬挂,并与地面垂直,巢脾间距为7~10毫米,称为蜂路。每张巢脾由数千个巢房连结在一起组成,是工蜂用自身的蜡腺所分泌的蜂蜡修筑的。大、小六角形的巢房,分别为培育雄蜂和工蜂的,底面为3个菱形面。培育蜂王用的巢房,称为王台,形状似下垂的花生,是蜂群在分蜂前临时修筑的,多在巢脾下部和边角上。在雄蜂房和工蜂房之间,以及巢脾与巢框的连接处,出现有不规则的过渡型巢房,用于贮存蜂蜜和加固巢脾。
这次向大家介绍蜜蜂筑巢的不可思议之处。在我
公司举办的“蜜蜂教室”等活动中,一问到“蜜蜂的巢是什么样的形状?”,孩子们都异口同声地大声回答说:“是六角形”。又问:“那为什么呈六角形呢?”,孩子们都歪下了头,有的孩子很有趣地回答说:“因为蜜蜂有六条腿”。有些人认为实际上蜜蜂是想作一个圆柱形的巢。没有人知道蜜蜂到底是怎么想的,但无疑是使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间。由此可见,如果蜂巢呈圆形或八角形,会出现空隙,如果是三角形或四角形,则面积会减小,所以在这些形状中六角形是效率最好的。
这种六角形所排列而成的结构叫做蜂窝结构。因这种结构非常坚固,故被应用于飞机的羽翼以及人造卫星的机壁。蜂巢内外面的巢穴(叫做巢房)刚好一半相互错开,相互组合六角形的边交叉的点是内侧六角形的中心。这是为了提高强度,防止巢房底破裂。另外,从剖面图可知,两面的巢房方向都是朝上的
工蜂在巢房中哺育幼虫,贮藏蜂蜜和花粉,蜂巢形成9~14度左右的角度,以防止蜂蜜流出。蜜蜂的生态和蜂巢的结构真是让人吃惊,可以说是自然界的鬼斧神工。可见,先不说仍不为人熟知的蜜蜂世界,仅从蜂巢来看,就可知在自然创造性方面人类智慧是远不及它们的。蜜蜂作为具有优良社会性的昆虫,从比人类历史更悠久的过去一直生存至今、繁衍生息,并为我们带来了蜂蜜、蜂王浆、蜂胶、花粉以及蜂蜡等许许多多的恩惠。在新世纪初,在制作巢框的过程中,蜜蜂的创造性和不可思议之处让我们陷入深思。
虽说天气冷,但春天确实已经开始造访大地。我们争取在梅花初开的时节完成今年的准备工作。
参考资料:http://www.3838.com/chinese/beepark/frombeefarm/from05_rokkaku/
“蜜蜂巢房几何图形的严格比例早就引起了数学家们的注意。他们惊讶地发现,早在几千万年前,蜜蜂已经用唯一可能的方法解决了立体几何学上的一个难题,因为它们用最小限度的蜡把巢房的形状建造得恰到好处,使它能装下最大限度的蜜。计算的结果还证明,如果形成每一个六角形底边的三个平面的锐角都是70度32分,就可以达到这个目的。而蜜蜂的巢房,恰恰就是这样。”——这是网上找的一段解释,简单的讲就是“因为六边形是最完美的,所以就是六边形”,如果是一个生物学家来看待这个问题,大概不会信服,六边形是起因,而这种构造能装下最大限度的密是结果,用结果来解释原因,是可行的吗?严密的科学家也许不会承认,但是在哲学上似乎也不乏先例,“世界存在的原因是因为我需要它”、“女人诞生的原因是因为上帝觉得男人需要她”……呵呵,笑话而已。女士见了莫怪。科学始终都会有无法触及的领域,现在是,将来也会是。
今天之所有想到这个问题,是看到了关于规范“语言”的新闻。现在网上有很多流行语,比如9494,HOHO,RP问题(说到这个又想到她了,)等等,但如果我说这是因为网络才存在的,那就是犯了一个错误,网络只是提供了一个平台,就象蒸汽机提供了一个工业化的平台。在没有网络的时候,语言是怎么发展的,或者说,是怎么进化的?
谈到语言的进化,让我想起了曾经看过的一本书,<细胞生命的礼赞>,虽然是一个生物学家的著作,但里面的内容绝不限于生物学。书里也讲到了语言。语言——也许是人类社会唯一在真正进化的,这种进化不受人类意志的控制,它就象蜜蜂建筑的蜂巢,蜜蜂不用精通建筑学、数学,也许它自己也不知道自己所构造的是怎样一个完美体,但它却把它建造的非常完美。这不就象人类的语言吗,我们不用别人(也许是上帝)来教我们怎么来完善我们的语言,我们也不用通过实验室或者很多论文来发明“9494,RP”,但他们就这么诞生了,不是某个人创造了它们,是全人类的杰作。上帝也许也会为人类的这项杰作惊叹,就象人类为蜂巢而惊叹一样。
如果某个蜜蜂想要通过数学计算来构造他们的蜂巢,不知道它去考几何或者微积分能得几分。又想到一个古老的寓言,蜈蚣想弄清楚自己的脚是怎么走的,最后却变的不会走路了。
文章引用自:
http://blog.sina.com.cn/s/blog_54eb243e010006s4.html
蜜蜂的“建筑天才”表现得更为智慧的地方,是它采用了一种胶状物质配合蜂蜡来建造巢房,这种胶状物质人们称它为蜂胶。筑巢蜂用一薄层蜂胶来黏合蜂蜡、加固巢房的壁,当然,除了加固建筑,蜂胶对于整个王国来说有着更为重要的作用。自然界中没有其它的建筑材料可以在营建一个空间的同时,还能保卫这个空间,防止细菌的侵入,这是蜜蜂在建筑学上创造的一个奇迹。
蜜蜂的巢是一个蜡质结构,中间由一层薄薄的横膜隔开。一个标准巢里大约有 7,500个 六角形的巢房,每个巢房的体积差不多是1/4立方厘米,这些巢房在巢脾的两面背靠背地排成50行。巢房几何图形的严格比例早就引起了数学家们的注意。他们惊讶地发现,早在几千万年前,蜜蜂已经用唯一可能的方法解决了立体几何学上的一个难题,因为它们用最小限度的蜡把巢房的形状建造得恰到好处,使它能装下最大限度的蜜。 计算的结果还证明, 如果形成每一个六角形底边的三个平面的锐角都是70度32分,就可以达到这个目的。而蜜蜂的巢房,恰恰就是这样。
http://ks.cn.yahoo.com/question/1407010904630.html
谢谢!
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蜜蜂舞:
亦称收获舞(德Werbetanz)。蜜蜂的工蜂外出发现花蜜或花粉归巢时,到巢脾上密集的蜂群当中,一边激烈地振动着腹部,一边按8字形步行作盘旋行动,由K.Von Frisch详细地进行了分析。这是对同巢工蜂使之通知蜜源存在的报信的一种形式。向其它工蜂通知蜜源的存在,是报信的一种形式。体表上剩下的花香,传递了蜜源植物的香味;蜜源距巢的距离超过100米时,就对重力方向保持一定的角度,...
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蜜蜂舞:
亦称收获舞(德Werbetanz)。蜜蜂的工蜂外出发现花蜜或花粉归巢时,到巢脾上密集的蜂群当中,一边激烈地振动着腹部,一边按8字形步行作盘旋行动,由K.Von Frisch详细地进行了分析。这是对同巢工蜂使之通知蜜源存在的报信的一种形式。向其它工蜂通知蜜源的存在,是报信的一种形式。体表上剩下的花香,传递了蜜源植物的香味;蜜源距巢的距离超过100米时,就对重力方向保持一定的角度,先划直线,然后向右或左旋转,再恢复原来的位置。在这种情况下,直线与重力方向所成的角度,是从蜂巢来看太阳方向与食物方向所成的角度一致的。此外,跳舞的快馒及当时发出的断断续续的翅振动频率和距离成反比,藉此也传达了蜜源的距离。跳舞的延续时间越长,则
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蜜蜂舞:
亦称收获舞(德Werbetanz)。蜜蜂的工蜂外出发现花蜜或花粉归巢时,到巢脾上密集的蜂群当中,一边激烈地振动着腹部,一边按8字形步行作盘旋行动,由K.Von Frisch详细地进行了分析。这是对同巢工蜂使之通知蜜源存在的报信的一种形式。向其它工蜂通知蜜源的存在,是报信的一种形式。体表上剩下的花香,传递了蜜源植物的香味;蜜源距巢的距离超过100米时,就对重力方向保持一定的角度,先...
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蜜蜂舞:
亦称收获舞(德Werbetanz)。蜜蜂的工蜂外出发现花蜜或花粉归巢时,到巢脾上密集的蜂群当中,一边激烈地振动着腹部,一边按8字形步行作盘旋行动,由K.Von Frisch详细地进行了分析。这是对同巢工蜂使之通知蜜源存在的报信的一种形式。向其它工蜂通知蜜源的存在,是报信的一种形式。体表上剩下的花香,传递了蜜源植物的香味;蜜源距巢的距离超过100米时,就对重力方向保持一定的角度,先划直线,然后向右或左旋转,再恢复原来的位置。在这种情况下,直线与重力方向所成的角度,是从蜂巢来看太阳方向与食物方向所成的角度一致的。此外,跳舞的快馒及当时发出的断断续续的翅振动频率和距离成反比,藉此也传达了蜜源的距离。跳舞的延续时间越长,则表示蜜源越丰富,需要出动较多的工蜂。
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