14.蚂蚁力士

如图24左，蚂蚁常常能用嘴叼着大自己很多倍的重物，毫不减速地爬上植物的茎秆。看到这一幕的人不禁会想：它为何有那么大的力气，竟能挪动比它重10倍的物体？我们都清楚，人做不到扛着钢琴上梯子（见图24右），但是，蚂蚁挪动的物体和自己体重的关系常常如此，所以，蚂蚁的力气比人类大。

图24　大力士和蚂蚁

这是真的吗？

不借助几何学大家很难理解这一点，于是我们来看看专家们如何描述肌肉力量，以及如何解释蚂蚁和人的力量对比。

动物的肌肉酷似日常生活中的松紧带，只不过其伸缩并非依靠弹性而已。肌肉受神经刺激后恢复至常态，因此，进行生物学实验时，为神经或肌肉通电都能达到让肌肉伸缩的结果。

现在，从刚刚死亡的青蛙身上取下一部分肌肉来进行实验。因为青蛙是冷血动物，其肌肉就算脱离身体，很长一段时间内也能保持生命体征。实验方法并不难，第一步，将青蛙腿肚肌以及连接着的大腿骨和末端切下来，将大腿骨吊到实验架上，用挂有砝码的小钩子穿过肌肉。现在若用连于电池上的两根电线接触肌肉，肌肉立马就会缩短，砝码就会抬高，于是可根据这一点以及砝码质量的增减来测量肌肉的最大提升力。第二步，将肌肉顺着纹理拼接两条、三条或是四条同样的肌肉，并通电，发现提升力并没有增大，砝码上升的高度近似于肌肉伸缩的倍数。第三步，得出结论：肌肉的提升力跟长度和总量无关，只跟肌肉的粗细（横截面积）有关。

现在继续分析问题，对比不同大小但是形态相似、肌体类型相同的两只动物。若某只动物的大小是另一只的2倍，那么其总质量和总体积以及器官质量和器官体积均是另一只的8倍，然而其肌肉横截面积却仅为另一只的4倍。于是，某只动物的体积为另一只的2倍，体重为8倍，但是肌肉力量仅是另一只的3倍，于是其体力仅为另一只的。同理，如果某动物的大小为其他动物的3倍（截面积8倍，质量26倍），其体力就仅为其他动物的。如果其大小为其他动物的4倍，其体力将仅为其他动物的，等等。

蚂蚁、黄蜂这样的动物可以搬得动自己重量30倍、40倍的物体，而我们在一般情况下，仅能拿得动自身重量的物体。另外，作为运输工具之一的马，只能搬动自身重量的物体（详情参阅《趣味力学》第10章“生物世界中的力学”）。综合这些现象能够看出，动物体积与质量同肌肉的力量之间并不存在比例关系。

学过此节的内容之后，我们就会更加佩服蚂蚁了。不过，有人却在一则寓言里这么写道：

小小蚂蚁，力大无比。

古往今来，罕见之极。

忠实的史学家如此说，

它竟能举起两颗麦粒！

——克雷洛夫