这是一个非常有趣的问题，它揭示了自然界进化的规律与人类利用科学知识改造世界的能力之间的对比。
一、为什么大多数西瓜是圆形的？
这是自然选择和植物生理的结果：
最小化表面积/体积比： 球形是所有形状中在给定体积下具有最小表面积的形状。对于西瓜这样的多汁果实来说：
- 减少水分蒸发： 较小的表面积意味着暴露在空气中的面积更小，有助于在炎热干燥的环境中减少水分流失。
- 节省能量和材料： 植物构建果皮（西瓜的外皮）需要能量和养分。球形以最少的果皮材料包裹了最多的果肉（体积），对植物来说是最经济的。
均匀受力与生长： 西瓜在藤蔓上生长时，其内部细胞分裂和膨大是向各个方向相对均匀进行的。球形的结构使得果皮在各个方向上承受的内部压力（来自果肉膨胀）和外部压力（如风吹、枝叶摩擦）相对均衡，不容易破裂。
结构稳定性： 球形是一种非常稳定的结构，能够很好地支撑自身的重量，尤其是在藤蔓上悬挂时。
内部物质运输： 植物通过维管束（类似血管）将水分和养分输送到果实。球形的结构可能有助于这些物质更均匀地分布到果实的各个部分。
进化优势： 在野生环境中，圆润的形状可能更不容易被动物啃食时卡住，或者更容易滚动传播种子（尽管现代西瓜的种子已大大减少）。更重要的是，能有效保存水分、节省能量、结构稳定的果实，更有利于种子成熟和传播，因此被自然选择保留下来。
总结： 圆形是西瓜在漫长的自然进化过程中形成的最优解，它平衡了水分保持、结构强度、养分运输效率和资源（能量、养分）消耗等多方面需求。
二、为什么会有方形西瓜？
方形西瓜是100%人为干预的结果，是人类利用科学原理控制植物生长的典型例子。
- 方法： 在西瓜还很小（通常是授粉后不久，直径几厘米时），将其放入一个透明的、坚固的方形模具（通常是塑料或玻璃材质）中。随着西瓜继续生长膨大，它会被模具限制住，只能填充模具内部的空间，最终长成模具的形状（方形、心形、金字塔形等）。
- 科学原理： 这利用了植物生长的两个基本特性：
- 细胞的可塑性： 植物细胞壁具有一定的弹性和可塑性。当生长中的器官（如幼果）受到持续的、均匀的外部压力（来自模具）时，细胞分裂和膨大的方向会被迫改变。细胞会朝着阻力最小的方向（即未被模具阻挡的方向）生长和填充空间。
- 植物激素的调节： 生长素等植物激素调节着细胞的伸长和分裂。外部压力会改变激素在局部的分布和浓度，从而影响细胞的行为，使其适应受限的空间。
三、人为干预植物生长的科学原理（更广泛地说）
方形西瓜只是人类干预植物生长的一个趣味性例子。实际上，农业科学中有着更系统、更深入的方法来干预和控制植物生长，其核心原理包括：
控制环境因素：
- 光照： 利用温室、遮阳网、补光灯等控制光照强度、光质（如特定波长的光促进开花或抑制徒长）和光周期（日照长度），影响光合作用、开花时间、形态建成（如避免徒长）。
- 温度： 通过温室、地热、通风、遮荫、空调等手段控制温度，满足不同作物或不同生长阶段的最佳温度需求，打破休眠，促进或延迟开花结果。
- 水分： 精准灌溉（滴灌、喷灌）控制土壤湿度和空气湿度，满足作物需求，避免干旱或涝渍胁迫，同时提高水肥利用效率。
- 气体成分： 在温室中补充二氧化碳提高光合效率；控制乙烯浓度来催熟或保鲜果实。
- 养分： 通过土壤施肥、无土栽培（水培、气雾培、基质培）精准供给植物所需的各种矿质元素（氮磷钾及微量元素），调控生长速度和品质。
利用植物生长调节剂： 这是一类人工合成的或天然提取的化合物，作用类似于植物自身的激素，但在浓度、施用时间和方式上由人控制。
- 促进生长： 如赤霉素促进茎伸长（用于无籽葡萄膨大）、打破种子休眠；生长素促进生根（扦插繁殖）、保花保果。
- 抑制生长： 如矮壮素、多效唑抑制茎秆徒长，使植株矮壮，抗倒伏；乙烯利催熟果实（如香蕉、西红柿）；抑芽剂抑制马铃薯、洋葱等贮藏期间发芽。
- 调节发育： 如促进或延迟开花，诱导单性结实形成无籽果实，疏花疏果等。
遗传改良：
- 传统育种： 通过选择、杂交、回交等手段，将优良性状（如高产、抗病、抗虫、耐旱、优质、特定株型/果型）的基因组合在一起，培育新品种。
- 现代生物技术： 包括基因工程，直接将特定功能基因导入植物（如抗虫、抗除草剂、改善营养成分）；分子标记辅助选择，加速育种进程。
物理和机械干预：
- 修剪整枝： 去除多余枝叶（改善通风透光，集中养分到果实），塑造理想树形（如葡萄的棚架、果树的开心形）。
- 嫁接： 将优良品种的接穗嫁接到抗病、抗逆或矮化的砧木上，结合双方优势。
- 疏花疏果： 人工去除过多的花或幼果，保证留存果实能获得充足养分，长大且品质好。
- 模具塑形： 如方形西瓜、心形苹果等。
- 支架牵引： 如番茄、黄瓜的吊蔓栽培，改善光照和通风，方便管理，提高品质。
病虫害综合管理： 使用农药（化学防治）、天敌（生物防治）、抗性品种、农业措施（轮作、清洁田园）等，控制病虫草害，减少对植物生长的损害。
总结人为干预的核心目标：
- 提高产量和效率： 让单位面积产出更多、更好的农产品。
- 改善品质： 提升果实外观、口感、风味、营养、贮藏性等。
- 调控成熟期： 实现反季节栽培、延长供应期、集中采收。
- 增强抗逆性： 提高作物对病虫害、干旱、盐碱、低温等不良环境的抵抗能力。
- 适应特定需求： 如培育适合机械化采收的品种、适合盆栽观赏的株型、满足特殊市场需求的形状（方形西瓜）等。
- 降低成本与资源消耗： 提高水、肥、农药等的利用效率，减少浪费。
结论：
- 自然界的圆形西瓜是进化优化的产物，体现了自然规律下的高效与稳定。
- 方形西瓜则是人类智慧的体现，是应用植物生理学知识（特别是细胞可塑性和生长受外力影响）进行形态控制的成果，主要目的是满足猎奇心理和市场噱头（尽管也有节省运输空间的说法，但实际成本和内部品质常受影响）。
- 更广泛的人为干预植物生长，则是现代农业科学的基础，通过综合运用环境控制、化学调节、遗传改良、物理管理等多种科学原理和技术手段，极大地提高了农业生产力和农产品的多样性、品质及可控性。
