รังผึ้งทำไมถึงต้องเป็นรูปหกเหลี่ยมเท่าๆกัน?
ทำไมผึ้งถึงเรียนรู้ที่จะสร้างรังของมันเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยม เราเคยสงสัยกันมั้ยครับ รังผึ้ง (Honeycomb) เป็นโครงสร้างที่ผึ้งสร้างขึ้นเพื่อเก็บน้ำหวานจากน้ำต้อย (Nectar) และเกสรดอกไม้ที่มันเก็บมา ความพิเศษของรังผึ้งคือพวกมันถูกสร้างมาให้เป็นรูปหกเหลี่ยม (Hexagonal) ทั้งหมดโดยมีมุมเหลี่ยม ความหนา และรูปร่างที่ใกล้เคียงกันไร้ที่ติ นับว่าเป็นความมหัศจรรย์อย่างแท้จริง คำถามคือทำไมมันต้องเลือกที่จะสร้างรูปทรงนี้หล่ะ
ก่อนที่เราจะไปเริ่มหาคำตอบกันว่าทำไมมันถึงสร้างรูปหกเหลี่ยม ก่อนอื่นเราไปทำความเข้าใจในมุมมองของผึ้งก่อนครับ รังผึ้งถูกสร้างจากแว๊กซ์ (beewax) หรือขี้ผึ้ง ซึ่งสร้างจากตัวอ่อนผึ้งที่มีอายุช่วง 10-12 วันจากต่อมบริเวณท้องของมัน โดยสร้างมาจากน้ำหวานที่ผึ้งงานป้อนให้ก่อนจะเปลี่ยนไปเป็นขี้ผึ้งให้ผึ้งงานนำไปสร้างเป็นรังต่อ แต่เชื่อมั้ยล่ะครับกว่าจะได้ขี้ผึ้งมา ผึ้งต้องเสียพลังงานมหาศาลเพื่อสร้างมันขึ้นมา เพราะขี้ผึ้ง 1 ออนซ์ เจ้าผึ้งตัวน้อยๆ ต้องกินน้ำผึ้งมากถึง 8 ออนซ์เลยทีเดียว ดังนั้นโจทย์ของผึ้งคือจะสร้างรังด้วยรูปทรงเรขาคณิตแบบไหน ให้สามารถจุน้ำผึ้งได้มากที่สุดโดยใช้พื้นที่น้อยที่สุดเพื่อประหยัดพลังงานในการสร้างและต้องสร้างง่ายที่สุด
รูปหกเหลี่ยมจัดเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่ตอบโจทย์ผึ้งในเรื่องการประหยัดทรัยากรในการสร้างและมีพื้นที่ต่อความจุมากที่สุดด้วย
โจทย์ข้อแรกคือรูปทรงเรขาคณิตใดมีความจุของพื้นที่ต่อปริมาตรที่สุด คำตอบคือทรงกลม (Circular) ครับเพราะถ้าคำนวณแล้วจะให้ความจุต่อหนึ่งหน่วยรูปทรงมากที่สุดครับ แต่ปัญหาคือเมื่อนำทรงกลมหลายๆอันมาเรียงต่อกันหลายๆหน่วยมันจะเหลือพื้นที่ว่างที่สูญเปล่าอยู่เยอะ (ดังรูปประกอบ) ดังนั้นรูปทรงกลมจึงไม่ตอบโจทย์ครับ อ้าว!! แล้วจะใช้รูปทรงไหนดี คำตอบคือเราต้องหารูปทรงเรขาคณิตที่มีความสมมาตรซึ่งมีทั้งด้านและมุมเท่ากันเพียงรูปเดียวเพื่อปูให้เต็มพื้นที่จึงจะไม่เหลือพื้นที่ว่างแบบวงกลม ฉะนั้นคำตอบจึงเหลือเพียง 3 รูปทรงเท่านั้น นั่นคือ การใช้รูปสี่เหลี่ยมจตุรัส (Squares) รูปสามเหลี่ยมด้านเท่า (Equilateral Triangles) และรูปหกเหลี่ยม (Hexagonal) จึงจะสามารถปูเต็มพื้นที่ได้ แต่ผึ้งสร้างเงื่อนไขเพิ่มเติมอีกข้อหนึ่งครับนั่นคือ รูปทรงสมมาตรนั้นจะต้องมีความยาวด้านโดยรวมน้อยที่สุดในการปูให้เต็มพื้นที่หรือพูดง่ายๆคือนอกจากจะประหยัดพื้นที่แล้วต้องจุน้ำผึ้งได้มากที่สุดด้วย เพราะเมื่อนำไปคำนวณแล้วจะสามารถบรรจุรูปทรงแต่ล่ะหน่วยในพื้นที่เดียวกันได้มากที่สุดก็ต่อเมื่อมีความยาวด้านรวมน้อยที่สุดเพื่อให้มีพื้นที่ผิวมากพอที่จะใกล้เคียงกับทรงกลม
คำตอบทุกอย่างจึงมาตกอยู่ที่รูปทรงหกเหลี่ยม (Hexagonal) นั่นเองครับเพราะนอกจากจะมีความจุใกล้เคียงรูปทรงกลมแล้ว ยังเหลือพื้นที่ว่างน้อยอีกด้วย เห็นมั้ยหล่ะครับเจ้าผึ้งตัวน้อยๆเนี่ยมันเป็นยอดวิศวกรโดยธรรมชาติจริงๆ แล้วในธรรมชาติจริงๆผึ้งมันสร้างรูปทรงหกเหลี่ยมนี้ให้สมมาตรกันได้ยังงัยหล่ะครับ เคยสงสัยกันมั้ยเอ๋ยเพราะปัญหานี้เองก็เป็นที่ถถเถียงมานาน
นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบและก็ได้คำตอบเบื้องต้นอยู่บ้าง โดยทีมนักวิทยาศาสตร์วิศวกรชาวจีนและอังกฤษที่นำโดย Bhushan Karihaloo แห่ง University of Cardiff ได้สังเกตว่าเมื่อพวกเขามัดหลอดพลาสติกทรงกลมแล้วให้ความร้อนจนมันหลอม จะสังเกตเห็นว่ามันจะเปลี่ยนรูปทรงไปเป็นรูปหกเหลี่ยมแบบอัตโนมัติ พวกเขาจึงนำไอเดียนี้ไปต่อยอดกับการสร้างรวงผึ้งเพราะคิดว่ามันน่าจะมีกระบวนการที่คล้ายคลึงกัน และคำตอบก็แจ๊กพ๊อตครับเพราะมันใกล้เคียงอย่างน่าเหลือเชื่อ พวกเขาจึงทดลองเลี้ยงผึ้งไว้ในศูนย์วิจัยที่ประเทศจีน ขณะที่ผึ้งสร้างรัง นักวิจัยก็จะมุดเข้าไปรมควันเพื่อไล่ผึ้งออกจากรัง แล้วถ่ายรูปหน้าตัดของรวงผึ้งมาวิเคราะห์ ผลการวิเคราะห์พบว่าในระยะแรกผึ้งจะสร้างรวงผึ้งเป็นรูปทรงกลมคล้ายๆหลอดก่อนจากนั้นมันจะมุดเข้าในแล้วอุ่นอากาศด้วยการขยับปีกให้มีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 45 องศาเซลเซียส ซึ่งขี้ผึ้งจะลายและไหลมาเชื่อมกันตรงบริเวณจุดสามแยก (triple junction) ที่เป็นรอยต่อระหว่างรูปทรงแต่ล่ะอัน ซึ่งท้ายที่สุดแล้วมันจะเปลี่ยนเป็นรูปทรงหกเหลี่ยมขึ้นด้วยหลักฟิสิกส์ง่ายๆแบบนี้นี้เอง
ใครจะเชื่อหล่ะครับว่ารูปทรงหกเหลี่ยมของรวงผึ้งที่เราเห็นมันจะมีกระบวนการสร้างที่เรียบง่ายสุดๆ เพียงแค่ความร้อนนิดน้อยก็เปลี่ยนรูปทรงกลมให้เป็นหกเหลี่ยมแบบที่ผึ้งใช้งานได้แล้ว
อย่างไรก็ตามนักวิจัยทีมนี้ก็ยังไม่แน่ใจว่าพวกผึ้งมีวิธีให้ความร้อนแบบไหนกันแน่ จึงมีการทดลองเพิ่มเติมจึงพบว่าหากพวกมันขยับปีกเพื่อเพิ่มความร้อนให้รวงผึ้งทรงกลมที่สร้างขึ้นจะใช้ระยะเวลาเพียง 6 วินาทีก็จะได้รูปหกเหลี่ยมแต่ถ้ามันเลือกที่จะให้ความร้อนเฉพาะจุดไปที่จุดสามแยกมันต้องใช้เวลาถึง 36 วินาทีกว่าขี้ผึ้งจะหลอมเปลี่ยนรูปร่าง ฉะนั้นแล้วมันจึงเลือกอุ่นความร้อนแบบทั่วทั้งหลอดมากกว่าให้เฉพาะจุดครับ เพราะประหยัดเวลาและพลังงานมากกว่าเยอะเลยทีเดียว โดยในธรรมชาติแล้วผึ้งจะสร้างรูปทรงหกเหลี่ยมนี้เหลื่อมกัน (Overlap) ระหว่างระนาบทั้งสองข้างและทำมุมจากแนวระนาบประมาณ 13° เพื่อความแข็งแรงของโครงสร้างและช่วยกักเก็บน้ำผึ้งอย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง นี้หล่ะครับความมหัศจรรย์ของธรรมชาตินอกจากจะเรียบง่ายแล้วยังสวยงามจนน่าทึ่งเลยทีเดียว
อ้างอิง
- 8
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
