14.螞蟻力士

如圖24左，螞蟻常常能用嘴叼著大自己很多倍的重物，毫不減速地爬上植物的莖稈。看到這一幕的人不禁會想：它為何有那么大的力氣，竟能挪動比它重10倍的物體？我們都清楚，人做不到扛著鋼琴上梯子（見圖24右），但是，螞蟻挪動的物體和自己體重的關系常常如此，所以，螞蟻的力氣比人類大。

這是真的嗎？

不借助幾何學大家很難理解這一點，于是我們來看看專家們如何描述肌肉力量，以及如何解釋螞蟻和人的力量對比。

動物的肌肉酷似日常生活中的松緊帶，只不過其伸縮并非依靠彈性而已。肌肉受神經刺激后恢復至常態，因此，進行生物學實驗時，為神經或肌肉通電都能達到讓肌肉伸縮的結果。

現在，從剛剛死亡的青蛙身上取下一部分肌肉來進行實驗。因為青蛙是冷血動物，其肌肉就算脫離身體，很長一段時間內也能保持生命體征。實驗方法并不難，第一步，將青蛙腿肚肌以及連接著的大腿骨和末端切下來，將大腿骨吊到實驗架上，用掛有砝碼的小鉤子穿過肌肉。現在若用連于電池上的兩根電線接觸肌肉，肌肉立馬就會縮短，砝碼就會抬高，于是可根據這一點以及砝碼質量的增減來測量肌肉的最大提升力。第二步，將肌肉順著紋理拼接兩條、三條或是四條同樣的肌肉，并通電，發現提升力并沒有增大，砝碼上升的高度近似于肌肉伸縮的倍數。第三步，得出結論：肌肉的提升力跟長度和總量無關，只跟肌肉的粗細（橫截面積）有關。

現在繼續分析問題，對比不同大小但是形態相似、肌體類型相同的兩只動物。若某只動物的大小是另一只的2倍，那么其總質量和總體積以及器官質量和器官體積均是另一只的8倍，然而其肌肉橫截面積卻僅為另一只的4倍。于是，某只動物的體積為另一只的2倍，體重為8倍，但是肌肉力量僅是另一只的3倍，于是其體力僅為另一只的。同理，如果某動物的大小為其他動物的3倍（截面積8倍，質量26倍），其體力就僅為其他動物的。如果其大小為其他動物的4倍，其體力將僅為其他動物的，等等。

螞蟻、黃蜂這樣的動物可以搬得動自己重量30倍、40倍的物體，而我們在一般情況下，僅能拿得動自身重量的物體。另外，作為運輸工具之一的馬，只能搬動自身重量的物體（詳情參閱《趣味力學》第10章“生物世界中的力學”）。綜合這些現象能夠看出，動物體積與質量同肌肉的力量之間并不存在比例關系。

學過此節的內容之后，我們就會更加佩服螞蟻了。不過，有人卻在一則寓言里這么寫道：

小小螞蟻，力大無比。

古往今來，罕見之極。

忠實的史學家如此說，

它竟能舉起兩顆麥粒！

——克雷洛夫