蜂窩與數學

  達爾文(Darwin,1809-1882)說:「觀察巢蜂的結構而不是讚者,而是糊塗蟲。」到底蜂巢有什麼秘密?蜂蜜與數學的關係如何呢?

  蜂蜜採花釀蜜,生產花粉、蜂蠟、蜂膠、蜂王乳,並且幫助開花植物傳播花,傳宗接代。因此,蜂蜜與人類的生活,關係非常密切。特別地,蜜蜂又跟數學結下了不解之緣,很少有其他的昆蟲像蜜蜂這麼奇妙。

  事實上,蜜蜂所牽涉的數學,相當深刻而有意思,例如:蜂舞以極座標、蜂巢的結構的極值原理。在大自然的巧妙安排下,「不知亦能行」地遵循這些數學法則,實在令人驚奇。現在,就讓我們依同去發掘這些秘密吧!

  蜂舞與極座標蜂蜜是一種社會性的昆蟲,施行嚴密的分工行為。其中,採集花蜜,花粉與蜂膠的工作是由工蜂中的外勤蜂負責,為了能有效率的採集食物,蜜蜂會先派出一些偵查蜂,到處會循找密源。當偵察蜂發現食物的地點時,回巢如何告訴同伴呢?這是一個描述地點的問題,蜜蜂不會說話,如何解決這個問題呢?

  蜜蜂用肢體語言-跳舞的方式來傳達這個訊息,奧地利的科學家Karl von Frisch(1886-1982)發現了這個秘密,因而獲得1973年諾貝爾生醫獎!根據Frisch的研究,當偵察蜂發現一處蜜源時,牠飛回蜂巢先放出氣味,並且在垂直的蜂巢表面上跳舞。基本上分成兩種舞步:圓圈舞(roend dance)與搖尾舞(wag-tail dance)。

  如果蜜源的位置很近,就在100公尺以內,偵查蜂就跳不具方向性的圓圈舞,同伴們只要出去四周轉一下就可以找到。如果蜜源的位置在100公尺以外,則跳搖尾舞。

  他先走一小段直線路徑,再繞半圓回到出出發點,然後走原線路徑,再對另一側繞半圓,如此規律地反覆交替繞半圓。再走直線路徑時,牠會不斷地搖擺腹部,這就是「搖尾舞」名稱的由來。