动物世界中的大力士

奥运赛场上的举重运动员最多可以举起超过自身体重3倍的重物，这已经足以让人吃惊了。可如果将“举起超过自身体重3倍的重物”跟它相比较的话，就微不足道了，大自然中有一种不起眼的小动物，可以举起超过自身体重400倍的东西，还能够拖运超过自身体重1700倍的物体。如果有10只这种小动物，一起可以搬动超过它们自身体重5000倍的东西，是不是大吃一惊？这种小动物就是常见的蚂蚁。

蚂蚁这东西经常能够看到，并不稀奇，可你看到上面的知识之后，可能会竖起大拇指称赞它是杰出的小生物，它能够搬运与它细小身材不相称的重物，如图24，它能够身手敏捷地顺着一株植物茎轻松地爬上去。

这么一只体型微小的动物从哪儿来的那么大的力气，能够毫不费力地搬运比自身体重重那么多的重物呢？形象一点来说，让一个人背着与自身体重一样的重物顺着笔直的梯子爬上去是特别困难的，甚至可以说是很难实现的。如果从前面相似三角形的角度来说，是不是就可以说蚂蚁比人强壮有力呢？

果真是这样吗？既然是从几何学衍生出的问题，就必须借助几何学来解决。要弄懂这个问题，还是先来了解生物学家对肌肉力量的解释，然后再去解答刚才提到的那个人和蚂蚁力量的对比问题：

动物的肌肉和一条具有弹性的韧带相似；不过肌肉的收缩是由于其他原因，而不是由于弹性，它在神经刺激下恢复正常。而在生理学的实验中，把电流接到相应的神经或直接接到肌肉上也可以使肌肉收缩。

利用刚杀死的青蛙身上取下的肌肉，很容易就能做这种实验，因为冷血动物的肌肉即使在常温下，在体外仍然能够在很长一段时间内保持它的机能。实验的方法非常简单，把青蛙弯曲后腿的主肌——腿肚肌——连同附着在它上面的一块大腿骨和腱子一同割下。这段肌肉在它的大小上、形状上，以及在从事实验的便利上都是最适宜的。将折断的大腿骨挂起来，把一个钩子穿在腱子上，钩上挂一个砝码。假如把两条电线接在肌肉的两端，并接通电流，那么这条肌肉就会马上收缩而把砝码提起。再逐渐增加砝码，就不难检测出这条肌肉的最大举重力。现在依次将两条、三条、四条甚至更多条肌肉连接起来，用电流刺激。这样做并不能得到更大的举重力，但是砝码却能够提高到和肌肉的条数相当的倍数。然后，假如我们把两条、三条或者四条肌肉捆绑成一束，那么通过电流的时候就会提起相应倍数的砝码来。显然，假如这些肌肉是生在一起的，也会得到同样的结果。因此我们知道了肌肉力量的大小并不取决于肌肉的长度或者重量，而取决于它的粗细，也就是取决于它的截面大小。

现在再次回到形状相似、结构相同，只是大小不同的各种动物的比较上来。我们设想有两个动物，第一个动物体型相对较小，第二个体型相对较大，直线尺寸是第一个动物的2倍。那么，第二个动物的体积、体重以及各器官的体积和重量都是第一个动物的8倍。但在面的度量上，第二个动物各部，包括肌肉的截面，只是前者的4倍。这样看来，虽然一个动物的身长已经长到原来的2倍，体重已经变为原来的8倍，但它的肌肉力量却只增加到原来的4倍，也就是说，这动物的力量与体重相比反而降低了一半。根据同样道理，一个动物在长度上是另一个同类的3倍，在面积上是9倍，体积和重量是27倍，相对的力量将减弱到另一个的 。4倍长的动物，它的力量也相对降低到 。

动物的体积和重量不与肌肉力量做同样比例增长的原理，解释了为什么昆虫类，像我们所列举的蚂蚁，以及常见的黄蜂等能够背负等于自身体重30倍、40倍的重物，而人类在正常情形下（这里以普通人为主，体质较为出众的运动员和重物搬运工人等排除在外），只能负荷自身体重 的重物，而我们认作是能够代替人类负重的马匹，只能负荷自身体重 的重物。

在这些解释之后，对于克雷洛夫的讽刺诗所描写的蚂蚁勇士的功绩，就要用另外一种眼光来看了。克雷洛夫写的是：有一只蚂蚁，力大无比，自古以来没听过有这样大的力气。它甚至能够（它的忠实的历史学家这样说）把两大粒麦粒高高举起。看完上面的解释之后，是不是对蚂蚁为何有这么大的力量有所了解了？ PsfD36vhUw0Q1teUd24vtL8/TFSpzVmLrzO1/wmWKkF0MacAwmqt8EogDqPLzRfp