蜂巢为什么是正六边形？居然暗含如此有趣的数学原理，太神奇了

自然界存在着各种非常具有规律性现象，比如点对称、相对称、面对称等等，这些现象经常令我们感到疑惑，为什么会如此的巧合？其规律的表面下暗含着什么样的科学道理？当我们了解了其中的道理后，会发现自然界竟是如此的神奇！

神奇的自然界现象

自然界中并没有人为的干预，但很多现象却似乎与数学有着密不可分的关系，动物不会数学，那么大自然却为何是一个数学家？那我们简单列举自然界中一些常见的规律现象。

例如乌龟壳的表面具有规则的多边形图案

苍蝇的眼睛由多个 多边形小颗粒构成

规则的多边形雪花

等等，就不一一列举，今天，我们就从蜂巢出发，分析蜂巢为何是这样的几何结构。

从蜂巢诉说科学规律

今天就来解密蜜蜂建筑的蜂巢为何具有如此整齐的结构，它们为什么会一致的建成这种规则正六面体结构？当你知道其中的原因一定会让你惊叹不已！

要解释这个现象，首先我们先来思考这样一个数学问题：

有四座城市刚好分布在正方形的四个角，每条边距离100KM，城市分布如下图

由于城市的发展，需要在A、B、C、D四个城市之间修建马路，马路需要联结四个城市，并且，为了节省经费，需要设计一个修建总路程最短的方案。

那么，你的第一反应是不是就建造一条上图形状的公路呢？如果按照正方形进行修建，也就是需要修4×100=400KM，因此，上面那种方案需要修建400KM公路。

那么是否还有更优的解决方案呢？于是还有人提出了如下方案：

方案二

那么上图方案二长度：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还是有差距。

方案三

上图方案三长度：100×3=300KM，比方案二短了四十多公里。优势非常明显，然而却依旧败给第四个方案

方案四

上图方案四长度：2×100√2=200√2≈282.8KM，比三个方案又少了二十多公里。这个方案似乎是最优的方案。然而，事实却并非如此，有人给出了一个一个令人眼前一亮的方案：

上图中需要修建的公路路程：AE+EC+BF+FD+EF≈57.735×4+42.265=273.205KM该方案比方案四又减少近10KM，因此，这个方案才是最经济实用的。

看到这里，或许你已经明白了其中的道理，蜜蜂修建巢穴也是一样，同样条件下，蜜蜂肯定会优先选择需要的建筑材料最少的方案，这就是最具典型和代表性的蜂巢结构。因此，我们也不得不感叹自然界生物竟是如此的聪明。

早在公元前3世纪，古希腊数学家就知道蜂房的正六棱柱的巢是最经济的形状，在相同条件下，这种容积是最大的。

后来，人们从蜂巢的结构中受到启发，建立了形似蜂窝的无线电覆盖区域。这种覆盖区域的有效面积最大，覆盖同样范围区域所建的信号塔个数最少，有效的减少了建设投资，

蜂窝式信号基站

从上面这个问题，让我们认识到，人类需要向大自然学习，自然界中包含的科学哲理更需要我们去用心探索，自然界中物种进化，优胜劣汰，存在的往往就是最优的，存在即合理，其中的道理需要人们深入发掘。并且，我们人类也需要敬畏自然，人类的力量是渺小的，与大自然和谐共处才是人类的使命。