问题

如何向孩子解释「为什么蜂窝都是完美六边形呢」?

回答


向孩子解释蜂窝为什么是六边形,可以用简单、形象的方式结合生活中的例子和科学原理,让孩子的理解更直观。以下是分步骤的解释:



1. 蜂窝的“任务”是什么?
首先,蜜蜂建造蜂窝是为了储存蜂蜜、养育幼虫,所以需要满足两个关键条件:
空间要足够(给幼虫和蜂蜜足够的地方)。
材料要节省(蜜蜂的蜂蜡是宝贵的资源,不能浪费)。



2. 六边形为什么比其他形状更“聪明”?
用孩子熟悉的形状(如正方形、三角形、圆形)来对比,说明六边形的优势:

(1)六边形可以“密密麻麻”地排列,不留空隙
正方形:如果用正方形拼蜂窝,每两个正方形之间会有空隙(比如像拼乐高时缝隙),这样浪费空间。
圆形:圆形的边是曲线,很难整齐排列,容易重叠或留空。
六边形:六边形的边是直线,每个六边形可以和周围的六边形完全贴合,像“拼图”一样紧密排列,不留空隙!
(比如:把六边形的边对齐,上下左右都能无缝连接)

(2)六边形的“边”更少,用更少的材料就能围出更大的空间
用相同长度的边,六边形的面积比正方形或圆形更大。
(比如:用一根绳子围成六边形,能圈出比正方形更大的面积)
这样蜜蜂用更少的蜂蜡就能造出更大的蜂巢,节省资源。



3. 蜜蜂是怎么“造”出六边形的?
可以解释蜜蜂的本能和蜂巢的结构:

(1)蜜蜂的“建筑技巧”
蜜蜂的工蜂会用蜂蜡在巢脾上“画”出六边形。它们会先画一个正六边形,然后在旁边再画一个,这样层层叠叠就能形成蜂巢。
六边形的边是对称的,蜜蜂可以通过调整角度,让每个六边形都完美地连接在一起。

(2)蜂巢的结构其实是“六边形的堆叠”
蜂巢的每个六边形其实是两层:一层是上层的六边形,一层是下层的六边形,两层一起形成一个“六边形的盒子”,这样更稳固,能储存更多蜂蜜和幼虫。



4. 六边形在自然界中的“普遍性”
可以延伸到其他自然现象,让孩子理解这是“自然界的智慧”:

蜂巢的六边形是蜜蜂的本能,就像蚂蚁用六边形的巢穴,或者蜂巢的六边形结构在自然界中非常常见。
科学家发现,六边形是自然界中空间利用率最高的形状,所以蜜蜂的蜂巢是“最优解”。



5. 用生活中的例子让孩子理解
类比:把六边形比作“六边形的积木”,可以拼出更大的空间,而正方形或圆形的积木会留空隙。
想象:让孩子想象用积木搭一个蜂窝,如果用正方形,积木之间会有缝隙;用六边形,积木可以无缝连接,像拼图一样。



6. 互动提问,激发兴趣
问孩子:“如果蜜蜂用正方形搭蜂窝,会不会浪费材料?”
引导孩子思考:“哪种形状能用最少的材料造出最大的空间?”



总结:为什么蜂窝是六边形?
1. 六边形可以紧密排列,不留空隙,节省材料。
2. 六边形的面积比正方形或圆形更大,用更少的蜂蜡能造出更大的空间。
3. 蜜蜂的本能和蜂巢的结构让六边形成为“最优解”。



通过这样的解释,孩子不仅能理解蜂窝为什么是六边形,还能感受到自然界的“数学智慧”,激发他们对科学的兴趣! ????✨

网友意见

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请孩子尽早学会查资料先。

蜂巢(窝)大致分为三大类:树巢、洞巢和地巢。

绝大部分蜂巢的垂直巢壁剖面形状偏离正六边形(完美六边形是这个意思吧),六边形大小、边长、壁厚,尤其交角处的差异肉眼可辨,很多只能勉强算是六边形。

大部分树巢从外观完全看不到窝内结构,地巢就更不用说了。洞巢以树洞、建筑内角和人造蜂房里最常见,蜜蜂总科下面的7科近2万种,大部分也喜欢住在这些地方。

至于六边形蜂巢的来历,属于互联网普及以来最早一批的科普内容,八十年代初就大量上网了。知乎应该也有相应的老问题和各种回答。可能也会有人提到,各类蜂巢的确切成因尚未彻底搞清楚。不必抄过来了。

理想的东西就当理想来看就好,简化一下做蜂窝煤、包装板、屋面板更好,但别轻易与自然界实况划等号。我们终其一生所能认识的自然界、动物界、昆虫纲都只有一点点,包括蜂巢以及那些不住蜂巢的蜂们。

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【密恐症慎入】


(2022年1月13号更新)

(2022年1月14号更新)


(原文)

蜂窝之所以是六边形,有可能只是一个意外。

蜜蜂如果按照圆柱体的方式构建蜂窝,也会形成六边形,它们不需要设计任何图形,只需要一个紧挨一个的排列圆柱体,就会自然形成六边形。

这是因为相同大小的圆,它的最大密铺,就只能是这样排列:

而不可能是别的排列方式。

蜜蜂为了给卵保暖,或是其他任何原因,会紧密的使圆柱形的窝排在一起——自然就会形成这样的图形,

哪怕我们拿一堆可乐罐,无脑的使它们挤在一块,也是非常完美的最大密铺:


但这还不是六边形蜂窝。

这个时候,只需要一点点改动,如图:

如果两个紧挨着的圆,各自膨胀,那它们的膨胀后的相交处就会出一道因相同压力形成的直线,变成这样:

这在肥皂泡泡中也常见。

那如果是三个紧挨着的圆,膨胀后就会变成这样:

肥皂泡泡就是这样,这不需要刻意设计,这是自然的。

这时候六边形就出现了。

一堆圆柱体因膨胀慢慢变成六边体,就成了蜂窝:


那为什么会膨胀呢,很简单,蜂窝是蜂蜡做的,它受热就会膨胀,更别说里面还有个宝宝。



评论有细心的网友问道:

为什么圆柱形刚好一样粗呢,有一个不一样粗的也不能成六边形?


我想了半天。感谢B站,在观看了野生蜂窝的视频后我大概有了一个猜测:


其实,蜂窝的大小起初并不是一样粗的,但这不影响它们依然紧密的排列,只要它们的半径在一定的容差范围内,不要超出太多,就依然可以紧密的排列,大概直径的容差范围是在20%左右(只是肉眼估计,没有用计算器算。)

而且我大体确定了,蜂窝最初就是一个圆柱体

证据就是:

请看上图,左边发黄的是较新的蜂窝,右边发黑的是老蜂窝,可以看出,它们其实并不是一个完美的六边形,尤其是较新的,它们很接近圆。而较老的发黑的,则看起来越接近一个坚固的六边形。

还有这一张:

然后这张:

可以看出上面这一张很明显不是完美的六边形,很不坚固。六边形也没有想像中那么坚固的。


而上面这一张明白无误的表明了:它们在很大程度上就是处在圆和六边形的过渡阶段。而且是不规则圆,蜜蜂没有那么神奇的,它们只是钻了个洞。



所以,蜜蜂最初在建造的时候,它们可能仅仅是紧密的排列,甚至大小都可能因蜂而异,但是,在长达几年的时间里,它们不停的往里塞新卵、修复,使之越来越坚固,于是它们的蜂窝的大小,随着使用的次数,其大小就越来越接近一个平均值大小,所以,越是老的蜂窝,大小越趋于一样大。

再加上之前说的,它们不停的塞新卵、孵化、或者受热膨胀,就越来越挤成了一个坚固的六边形。


所以结论:蜂窝并不都是一个个完美的六边形,而是整体越大的,蜂窝多的,使用次数多的,它们就越趋于六边形,而反之,就会很垃垮,很个性,各种不规则圆就都有。


以上,我猜。



……诸位,我发了这个贴子后,受到许多点赞和好评,但是对不起大家,可能让你们失望了。

我不知道是该庆幸还是该脸红,以上猜测,幸亏我没有把话说死,给自己留了后路——它极有可能不对!!

这在我被打脸的时候,多少保留了点颜面,这里我很庆幸的是,这个脸最好由我自己来打,自己的脸自己打,比较不疼。



是这样的:许多人都在赞同我的观点,并且说我逻辑严密,我自己也感到很开心,但是,有两个网友发出了疑问:

@谢逸之

:【按理来说,要证明这个观点,只要看最边上一圈蜂巢就行了吧。】

@阿木

:【有个疑问,那最外层的直线是怎么形成的呢??】


我说过了,在我的猜测中,蜂窝是由挤压形成的六边形,也就是说:如果这个观点正确,那么最外层的蜂窝外部一圈,没有受到挤压,那么它们就不可能是六边形

而应该是圆形:


这个其实很容易证明。我在制做图片时就想到了(真的),网友提出的疑问我也早就看到了

但是,我就是没有去验证一下,我认为我的猜测很严密,就如同许多人称赞的那样,再加上工作很忙,所以不需要验证了——肯定是那样的。

直到我又看到第二个网友发出同样的疑问,我就想,我何不验证一下,把这个猜测给证明呢,说不定又会迎来一波点赞。想想还有点小激动呢~~


然后我就去这么做了,果然,剧情是跌宕起伏的:

(冷冷的冰雨在脸上胡乱的拍)

边缘锋利的六边形无情的嘲笑着我:我的观点是错的。

然后我又不甘心,又找到了一个支持我的证据:

我TM分裂了,它们其实是不同的蜂种建造的蜂窝,第二张是大黄蜂的蜂窝,它们的蜂巢是用木桨建造的,类似于纸质,并且,已经风干很久了,证据很薄弱。但是上一张,我不清楚它们是什么蜂,这不重要,重要的是,它们最外面的边缘,不是圆的!!而依然是六边形。

其实这时候事实已经有点明朗了,不论支持我的证据有多少,就像不论给我点赞的有多少,反驳我的,只需要一个证据!事实胜于雄辩。


但我在这时还依然保持着侥幸心理,但下一张图片,直接给我一个暴击:


这是蜂窝的底座,最底的一层,你可以看到上面有正在孵化的蛹,也有刚刚产下的卵:

这些不是关键,关键是:

它们搭建的底座有可能是其中一种,不是左就是右:

所以,就是这样。大自然果然很神奇,并且依然充满未解之迷。

之前有网友说这严格来说不是科普,没错,这不是科普,这只是猜测,但是在被打脸之后,这个回答最起码科普了一条道理——不论你的推理和阐述看起来是多么的合理,以及有多少人数赞同和支持,告诉孩子:

实践,是检验真理的唯一标准。



不好意思诸位,这玩意是【巢础】,人工制造的,淘宝上有卖:

浪费我感情。


然后常见的野生蜂窝的侧面长这样:

蜂巢上的蜂房是正反双面的,有正面和背面两层蜂房,这是它们的横截面:


,还有蜂巢的边缘也的确是圆的或不规则的:


另外,马蜂的蜂窝是这样造出来的:

它还真的就是一个紧挨着一个的造类拟圆柱型或胶囊型的窝,然后,不需要挤压或热膨胀,在结构应力的自然形成六边形,但很多时候它就是个圆。



所以,理论总体上是没有什么太大问题的,这个解释能普遍适用于各种常见蜂巢。只是自然界比较复杂,是我太多疑虑了


然而关于这个:

这个我的暂时想不到是为什么。

有网友猜测:这个所谓的最外层有可能不是最外层,而是被拆开的。

我也怀疑是有类似的可能,或是别的什么原因。总之,缺乏真正的实践,仅靠视频很难进行详细的研究:存疑。

感谢和欢迎网友们提出各种指点和意见!


最后,保持理性,以及对自然敬畏。

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