蜜蜂VS数学家

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  达尔文说:“蜂房的精巧构造十分符合需要,如果一个人所至蜂房而不倍加赞扬,那他一定是个糊涂虫.”人们把蜂房誉为自然界的奇异的建筑之一.
  华罗庚对蜂房作过十分形象的描绘:如果把蜜蜂放大为人体的大小,蜂箱就是一个二十公顷的密集市镇.当一道微弱的光线从这个市镇的一边射来时,人们可以看到一排排五十层高的建筑物.在每一排建筑物上,整整齐齐地排列着薄墙围成的成千上万个正六角形的蜂房.
  大约在公元300年,古希腊数学家帕波斯在其编写的《数学汇编》一书中对蜂房的结构,作过精彩的描写:蜂房是由许许多多的正六棱柱构成的,一个挨着一个,紧密地排列,没有一点空隙……蜜蜂凭着自己本能的智慧选择了正六边形,因为使用同样多的原材料,正六边形具有最大的面积,从而可贮藏更多的蜂蜜.
  人们通过进一步观察发现,每个正六边形的蜂房的底部,都是由完全相同的菱形组成的.十八世纪初的法国学者马拉尔迪给出了蜂房底部菱形的内角度数.另一位法国科学家雷奥米尔作出一个猜想,他认为用这样的角度来建造蜂房,在相同的容积下最节省材料.后来他向一位瑞士数学家柯尼希请教,证实了其猜测.经过计算的菱形的内角度数与猜想的数值有两分之差.人们觉得蜜蜂的这一小点误差是完全可以原諒的,对于人类来说,这却是一个非同寻常的数学难题.当然,事情并没有完结.颇具戏剧性的是,在1743年,苏格兰数学家马克劳林,用初等几何方法,得到最省材料的蜂房底部菱形的内角度数与猜想值完全相同.那两分的误差,竟然不是蜜蜂不准,而是数学家柯尼希算错了.于是“蜜蜂正确而数学家错误”的说法便不胫而走.后来才发现也不是柯尼希的错,原来是他所用的对数表印错了.
  用初等数学可以证明,蜂房那样的尖顶六棱柱是在相同容积下,最省原材料的结构.这样构成的整体,“刚性”较好.这恰说明了生物与环境的关系的统一性.
  蜜蜂是怎样造出这样的角度来的呢?帕波斯认为是出于一种“几何的深谋远虑”,其实这只是动物的一种本能.对于蜜蜂的数学才华,我们不由得发出由衷的赞叹.
  (作者单位:江苏省溧阳市教育局教师发展中心)
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