蜂窝在数学计算上是最省材料的,那为什么没被大自然广泛使用呢?

昨天傍晚发现家里走廊灯旁边结了个蜂窝,在妈妈的强烈要求下我不得不打下来。仔细看了下结构,还真是精细。
只是有个问题,既然蜂窝是最省材料的建筑,为什么没有被自然界广泛使用呢?并且这种六边形结构也不多见。
求解。

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7个答案
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@颓猥翁
你说的是六边形的玄武岩柱状节理吗?~

蜂窝结构嘛~是在生物界里很多~比如珊瑚。六边形结构在一些地质现象里很常见。
小到泥裂、失水干裂,再到玄武岩柱状节理,大至板块运动的三联裂谷生成方式,六边形结构都起到重要的作用。


泥裂


结核在成岩阶段失水形成的六(五)边形开裂——俗称“龟背石”

其实这是质地均匀物质的一种客观物理属性——在矿物学中 有一个原理叫做“球体紧密堆砌原理” ~Principle of close packing of spheres~不用去百度了,想象一桶乒乓球是如何摞在一起的吧~

等大球体在平面内作最紧密排列时,在此密置层中,每个球必定均与周围的6个球相邻接触,且每3个彼此相邻接触的球均围成一个呈弧线三角形的空隙,其中半数空隙的1等大球体在密置层内的最紧密排列及其间的空隙; 2两层球体的最紧密堆积方式尖角指向图的下方而另半数指向上方——文字总是不给力的。

基于这个基本物理原理,我们可以从微观的角度来看物质内在的破裂过程。如下图


假设,图中各个小球之间的“牵引力”均匀并且相等
那么,对于三联小球,开裂时必然是上图的情形;
因此,形成三个等大的开裂角,角度为120度。

对于被六个小球包围的小球,则会在周围形成一圈这种“三联裂开”,每个裂开角均为120度——但这只是理论情况。实际中就像上面的几个泥裂/龟裂图,受限于材料的不均一性,理想状态下的六边形裂开看似不常见,但只要条件合适——比如遇到了骤冷状态下质地均一的岩浆岩(如玄武岩)——就可以形成近乎完美的六边形开裂。

而大到我们的星球,板块运动的初试开裂阶段也遵循同样的机制。即所谓的三岔谷/三联裂谷。大尺度上的地壳可以粗略认为较均匀,这个现存现象也解释了许多古代地质运动的问题。

SO, 六边形结构并不是不常见,而只是要么尺度太大我们没有意识到,要么就是因为材料不均一影响了物质自内而外裂成六边形的趋势——形成了其他不规则形状。

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红色皇后科普爱好者,科学松鼠会成员

2012-08-07 12:27
支持者: 云舞空城

主要是一般生物都没必要住那么紧吧?

动物中有一个不太出名的例子。雄罗非鱼的地盘是六边形的。

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因为要把它造得好会受材质限制和各种因素制约,例如蚂蚁,蚂蚁需要凉爽的温度,而蜜蜂需要高温。而且材料是湿泥,蚂蚁又没有高粘力的材料。而且这个结构容易被破坏,蚂蚁没有太多途径保护自己,甚至不会飞。

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如果造一个六边形的房子,你会买吗?

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有密集恐惧症的孩纸捂嘴走开……

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