六角形 藏祕密

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文/施允貞 
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圖/123RF
文/施允貞 

如果仔細觀察自然界的許多現象,有時會感受到身邊的科學知識,真的是各式各樣、眼花撩亂。以蜜蜂的蜂巢都是整齊的正六角形來說,就是一種生活中的驚嘆!

蜂窩六角 最省材料



你想知道蜜蜂築巢為何只選六角形嗎?

蜂窩每一個巢房,竟然真的都由正六角形的中空柱狀空間所組成,巢房之間還會背對背地對稱排列,這是什麼原因呢?當然沒有蜜蜂會親口告訴我們答案,但是從蜜蜂辛勤採花粉、產蜂蠟,以最少蜂蠟來建造巢室,而又儲存最多蜜糖來顯示,正六角形結構是最能節省材料,做出空間最大的選擇,如果再從力學角度來觀察,它的結構各方受力大小均等,結構也最緻密,原來蜜蜂也能像我們人類以數學解決生活問題呢!

其實六角形就是一個神奇的形狀,生活中的正六角形並不少,在有機化學中,六角形的「苯」C6H6是常用的生產原料,用來製造清潔劑、塑膠和橡膠等日用品,以及日常所見的鉛筆筆芯,裡頭的石墨也是以六角形層狀來排列,還有冰箱裡的冰塊,水分子受到氫鍵吸引,冰晶的結構也是正六角形的,是不是都很奇妙!

處處六角 邊邊密合



把六角形延伸到裝潢去觀察,鋪磚的工人要考慮,該用什麼形狀的磁磚,來鋪設浴室或廚房的地板,然而進一步思考其實用性:什麼形狀的磁磚,可以用最短的周長,來鋪設出和其他形狀磁磚相同的面積?

從形狀來選擇,可包括三角形、正方形、五角形、六角形、七角形、八角形等等,但是很快就會發現,如果用五角形來鋪設地板,會出現不少縫隙,無法拼接得天衣無縫,七角形、八角形和其他大多數的正多邊形都是一樣的道理,所以真正能夠選擇的相當有限。

早在畢達哥拉斯的時期,就知道所有的正多邊形裡,只有三角形、正方形和六角形可以鋪滿一個平面而不留下空間,但是在這三種選擇裡,要鋪磁磚形狀相同的前提下,以最小周長蓋滿地板的方式,又是使用六角形的磁磚,六角形被證明是最有效率的正多邊形,因此自古至今,六角形的身影時常出現,而且被選擇的理由可是非常充分,相較於常規的四邊形磁磚,有更新穎獨特的效果呢!

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