神奇的六边形
初二 议论文 1249字 8322人浏览 狠简单很快乐

神奇的六边形

喜欢游玩和观察生活的我,发现了在自然界中有很多神奇的六边形:如蜂巢、龟壳、雪花以及在显微镜下看到的细胞壁。这让我觉得神奇又困惑,为什么他们的结构是六边形,不是圆形、三角形或者正方形呢?

蜂巢 显微镜下的玉米叶

带着这样的疑惑,我请教了我们的数学老师,还查阅了很多书籍,终于了解了其中的一些道理。在一个平面上,如果用圆形或五边形等多边形来填充,中间就会形成空隙,只有六边形,三角形,四边形才能无缝隙填满整个平面。

圆形结构会在中间形成缝隙

而六边形相比于三角形和四边形,其最接近于圆形,周边离中心的距离近似相等,有着很稳定的形态结构。冬天雪花的形状也多呈现六边形,这是因为这样做分子排布更加高效。对于水分子来说,按六边形结合所需要的能量最少,水在结冰时候,一个水分子和邻近的四个水分子结合在一起,形成六边形蜂窝状结构。这个结构很容易在水平方向发展,当越来越多的水分子集合在一起的时候,便形成了一个很大的平面六边形,这就是美丽的雪花。但是日常生活中的冰却很少有规则形状,只有在空中,一个小冰晶的6个棱角处于同样的环境,受到同样的力,才会形成非常规则的形状。

雪花

雪花的形状也多呈现

六边形,这是因为这样做

分子排布更加高效。

自然界中存在的神奇六边形,也在我们现代生活中得到广泛的应用:譬如足球就是由六边形拼接起来的,这样的好处可以让球面结实并且受力均匀。细心观察一下,发现球网也是六边形的形状!

六边形的球面和球网使得受力更加均匀

去过北京奥利匹克公园的人们,一定会对充满现代感和高科技运用的水立方(国家游泳中心)有着很深的印象,水立方的设计就大量借鉴了自然界中的分子结构,外墙的蓝色肥皂泡就是由诸多六边形堆积而成。

水立方的外墙用六边形和五边形的蓝色肥皂泡所覆盖。肥皂泡总是会以最小的表面积包围出最大的体积,以节省表面的能量。当大量的肥皂泡被压碎时,就形成了诸多不规则的六边形。这种借鉴自然中几何图形的运用,不仅节省了建筑材料,也赋予其十足的现代感。

六边形更为高端的运用在光学领域,巨大的天文望远镜都是由若干的六边形镜片组成的。同时,更有意思的是,在社科领域,德国城市地理学家克里斯塔勒和经济学家廖士通过六边形的特点,提出中心地理论,这是当前研究城市群和城市化的基础理论之一。

上图就是中心地理论的基本模型,城市的建设和发展要遵循六边形原则进行拓宽,这样城市的任意一点才能无缝对接。而城市的交通枢纽、医疗消防设施、商业文化便民中心,也要遵循这样的原则,集中在各级中心地里。

看看北京商业中心示意图,是不是很神奇的采用了六边形原理。

接下来的几天时间我并没有停止思索,仍然兴致勃勃的寻找身边的六边形,大自然形成的六边形石柱群,长颈鹿身上的花纹,还有我们使用的中华铅笔的横截面……,总而言之,无论是自然的,还是人们有意无意遵循形成的,生活中的六边形无处不在;虽然我现在还无法全部高清六边形形成的理由,但我想从今天平面的六边形,到未来立体的六边形,随着不断的认识和研究,总有一天,我会了解其中的奥妙。