第九章22 太空飞行器与蜂窝
创造只是模仿到十足时的一点点新花样。
——胡适
航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等太空飞行器要进入太空持续飞行,就必须摆脱地心引力,这就要求运载火箭必须提供强大无比的能量。同时,太空飞行器自身重量越轻,就越能减轻运载火箭的负担,太空飞行器也就能飞得更高更远。
因此,为了减轻太空飞行器的重量,科学家们绞尽了脑汁。可减轻太空飞行器重量,却不能减少其容量和强度,这就相当困难了。科学家们尝试了许多办法都无济于事,最后还是蜜蜂的蜂窝结构帮助科学家们解决了这个难题。
大家知道,蜂窝是由许多一个挨一个、排列得整整齐齐的六角形小蜂房组成的。18世纪初,法国学者马拉尔琪测量出蜂窝的几个角都有一定的规律。钝角为109°28′,锐角为70°32′,后来法国物理学家列奥缪拉、瑞士数学家克尼格、苏格兰数学家马克洛林先后多次进行了精确计算,得出一个共同的结论:要消耗最少的材料制成最大的菱形容器,它的角度应该是109°28′和70°32′,也就是说,蜜蜂蜂窝结构是容积最大且最节省材料的。
但从正面观察蜂窝,它是由一些正六边形组成的,既然如此,那么每一个角都应是120°,怎么会有109°28′和70°32′呢?这是因为蜂窝不是六棱柱,而是底部由三个菱形拼成尖顶的“尖顶六棱柱”。我国数学家华罗庚指出:在蜜蜂身长、腰围确定的情况下,尖顶六棱柱的蜂房用料最省。蜂房的结构不正是太空飞行器所需要的吗?于是,科学家在太空飞行器中采用了蜂房结构。这种结构的太空飞行器容量大、强度高,不仅大大减轻了自重,而且不易传导声音和热。今天我们见到的航天飞机、宇宙飞船、人造卫星都采用了这种蜂房结构。 创新箴言:
蜂房结构的应用是一个典型的相似联想。所谓相似联想,即由此事物的某一特点,联想到彼事物相似的某一特点。找到了事物的相似点,往往就能够把不同的事物组合起来,从而产生新的创意。在一般情况下,组合之后的事物所具备的功能,并不等于原先几种事物的简单相加,而是“1+1>2”。