六条腿的大力士,为什么蚂蚁比人类强壮得多

我们知道，蚂蚁的力量是很大的，它们可以背着比自己体重大得多的物体前进，如图所示，而且动作还很敏捷。在观察蚂蚁的时候，我们经常会惊奇于它的力量，同时也会在头脑中产生一个疑问：蚂蚁这么小，它怎么会有这么大的力量呢？它背上的重物比它自身的质量大10倍，甚至更多，但是它们看起来好像也并不是很吃力。如果换成人类，要是也背着相当于自身体重10倍的重物，早就被压趴下，更不用说走动了。从图右边的图上，我们可以看出，要想背着一架钢琴爬梯子，是办不到的。那么，我们是不是可以说，蚂蚁比人类强壮得多呢？

图 六条腿的大力士。

关于这个问题，并非想象的那么简单，这需要相关的几何知识才能解释清楚。下面，我们先来了解一些关于肌肉力量的知识，再来讨论这个问题。

从某种意义上说，肌肉和有弹性的韧带有很多相似的地方。不过，肌肉的收缩不是因为弹性，而是别的原因，而且肌肉会因为神经的刺激而恢复原状。在生物学实验中，有人试过把电流通到肌肉上，或者通到相关的神经上，也可以让肌肉收缩。

对于冷血动物来说，它们有一个特点，即便已经被杀死，它们的肌肉仍然可以存活一定的时间。所以，我们可以从刚杀死的青蛙身上取下一块肌肉，来做一下这个实验。实验很容易，也很简单。

通常，我们会取青蛙后腿上的腿肚肌，这块肌肉是跟腿上面的一块腿骨和肌腱连在一起的，可以连同这两部分一起取下来。在做这样的实验时，这块肌肉的大小和形状都非常有代表性。下面开始实验。

肌肉取下来后，把大腿骨挂起来，在肌腱上挂一个钩子，在钩子上挂一个砝码。然后，在肌肉的两端分别接上一根电线。在接通电源的瞬间，你就会发现，肌肉会马上收缩，并把钩子上的砝码上提。我们还可以继续增大砝码的质量，来测量这块肌肉最大的拉力到底有多少。如果把好几条这样的肌肉首尾相连，我们还可以发现这样一个现象，肌肉的条数越多，砝码上提的高度也会相应地提到一条肌肉时的几倍。但是，这并不能使肌肉的拉力变大。

接下来，我们还可以把几条这样的肌肉捆到一起，继续做这个实验。我们会发现，这时候，捆到一起的肌肉会提起跟肌肉的条数相对应倍数的砝码来。

由此，我们不难得出结论，如果这些肌肉生长在一起的话，它们也会有同样的性质。也就是说，肌肉拉力的大小跟肌肉的长度和质量没有关系，而是由肌肉的粗细决定的，或者说，是由肌肉横截面的面积决定的。

我们不妨再深入分析一下，如果两只动物构造相同，形状也相似，不同的只是大小，而且大动物的直线尺寸是小动物的2倍，那么根据前面提到的几何学知识，我们就可以得出，大动物的体积和体重就是小动物的2³=8倍，而且各个器官的体积和质量也有这样的关系。但是，如果计算面积，比如，刚才提到的肌肉的横截面，它们的比例关系就是2²=4，大动物肌肉的横截面的面积是小动物的4倍。所以，我们可以得到这样的结论，如果一个动物的身体长大到原先的2倍，那么它的体积和质量都会增大到原来的8倍，但是它的肌肉的力量却只有原来的4倍，而不是8倍。也就是说，跟体重相比，它的体力并没有增长同样的幅度，而是一半。同样的道理，如果两个动物的长度之比是3∶1，那么，它们的体积和质量就是3³=27倍的关系，而体力却只增大了3²=9倍，相比增大的体积和质量来说，体力增大的幅度只是

这样就解释了刚开始提到的蚂蚁为什么能背得动比自身重得多的物体。这是因为，跟肌肉的力量相比，动物的体积和质量并不是同比例变化的。蚂蚁和黄蜂可以背起是体重的30倍～40倍的物体，而人类，即便是运动员，也只能背起体重的

，马还要更少一些，大概只有体重的

克雷洛夫曾经写过一首诗，生动地刻画了“蚂蚁勇士”的丰功伟绩。他是这样写的：

有这样一只蚂蚁，

它的力量大得惊人，

我还从来没有见过这样大的力气，

它甚至可以举起两个大麦粒！

通过刚才的分析，我们知道，诗中所描写的这一景象，是有一定的几何学原理的。

1儒纳·凡尔纳（1828～1905），法国著名小说家、剧作家及诗人，被称为“科幻”小说之父，代表作有《格兰特船长的儿女》《海底两万里》《神秘岛》《气球上的五星期》《地心游记》等。