神奇六边形凭什么征服全世界

金璞

运动场上那个元气满满的胜利者，通常被对手又爱又怯地称为“六边形战士”——意思是说他的力量、速度、技巧等样样俱佳，简直像正六边形一样完美。没错！六边形就是这么完美！它的完美简直能征服全世界！不信？来看看它如何在大自然里博得那些小可爱们的喜爱——

Yes！完美蜂巢

先来说说蜜蜂家族。早在千年前，它们便凭借完美蜂巢赢得盛誉。瞧，一个个六边形的“隔间”无缝连接，一排排瓷实的“墙壁”厚度精准，所有“房间”沿地球磁场的水平方向略作倾斜，不仅适合遮风挡雨，还能避免香甜的蜂蜜流出。就凭这份“巧夺天工”的技艺，有人赞蜜蜂为“天生的数学家”；有人认为它们具有“几何学的远见卓识”……

不一样的声音来自于生物学家达尔文，他大胆推翻旁人的论调，认为没有什么“天赋”、“神赋”云云，蜂巢完全是生物进化论使然的结果嘛。口说无凭，他进行了一系列实验，固然正六边形的周长在同等面积下小于正三角形、正方形，但蜜蜂的优点显然是“节省耗材”：蜂蜡毕竟靠蜂体分泌，可不得悠着点儿用？

某些野生黄蜂的建筑能力也不容小觑。譬如造纸胡蜂，它们倒不用蜂蜡筑巢，而是用自己的唾液与木材纤维、植物茎部等混合咀嚼成“糊状建材”。用这种“蜂造纸浆”制成的蜂巢相当硬核，却也乖巧地呈现出合乎“自然选择”的六边形。

Yes！完美泡泡

或許用泡泡筏原理解释蜂类的建筑行为更为妥帖：当你在水面上吹起一层泡泡，它们经过炸裂、整合，最后都会重组成六边形或者近似六边形的形状。这些六边形还喜欢“三足鼎立”，而且相交的角度约为120°。

平面的泡泡筏如此守规则，立体的泡泡堆自然不甘落后。用吸管向一杯肥皂水里吹气时，泛起的泡泡在水平面上堆积成一团，边线相交形成的夹角约为109°——奇怪吗？比利时物理学家约瑟夫·普拉托也很好奇，泡泡表面的交界因为他的研究而得名为“普拉托边界”。

同等体积下，球形的表面积最小，深谙这个道理的泡泡筏和泡泡堆迅速做出行动：拉动延展性极佳的泡泡完成“最优组合”，以将原料消耗降至最小。当然，想要保持稳固的形状，所有泡泡连接点上不同方向的作用力必须协同——这个要求同样难不倒生性机敏的泡泡：既然气体压力与气泡体积成反比，那么主动微调趋于平衡便是。

许久以来，“完美泡泡”被自然界竞相追捧。例如苍蝇的复眼由很多类似泡泡筏的六边形组成，整体的排列方式类似泡泡堆。再比如紫蜗牛，由泡泡包裹粘液而成的浮筏乃是它潜入海中的“浮挂神器”……

人们对理想泡泡的探寻亦无止境。上世纪90年代初，一个由8种不同形状的泡泡重复排列而成的泡泡堆出炉，凭借独有的傲娇感，它在许多年后成为北京水立方外立面的灵感来源。

Yes！完美曲面

柔软的蜂蜡与皂膜，因为强烈的可塑性滋生出一种有趣的表面张力。形象一点儿讲，吹泡泡时，有时皂液会沿着塑料圈形成一层平整而光滑的皂膜，这层皂膜又可以跟随线框弯折而形成一张极小的曲面。曲面的弯曲度叫做曲率，曲率可以外凸呈正值，也可以内凹成负值；只要正负曲率相互抵消，这个曲面的平均曲率就是最小的自然数0。

一些聪明的物种早已将这项高能原理纳入囊中。来自欧洲的黄星绿小灰蝶、宽绒番凤蝶，颜色雅致而细腻，秘诀就在于翅膀鳞片上的螺旋二十四面体：每个曲面凸起处的光波与其他位置反射来的光波交相辉映，波长变化使色彩绚丽。

还有的生物善于将这一原理发扬光大。来自海洋的一种头帕科海胆，还有多“毛”的鳞沙蚕、某些放射虫和硅藻都热衷于“生物矿化作用”：条状碳酸钙物质包裹起灵活的膜质“模具”，有时做出坚固轻便的尖刺，有时做出复杂迂回的光反路径，有时做出错综绚烂的图案……旁的不说，用来震慑捕食者以及臭美足够。

……

看，自然界的想象力和创造力多么伟大！它借用严肃科学引领了艺术，也将艺术之美与人类共享。