蚂蚁力气为何超大？同样物体人类搬不动，它却能轻松搞定

众所周知，在寓言里蚂蚁是可以绊倒大象的！

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寓言虽然有些夸张，但实际上蚂蚁的力气确实很“大”。

顺着美国哈佛大学昆虫学家马克莫费特所做的研究来看，有这样一种情况，一只蚂蚁具备举起超越自身体重400倍东西的能力。与之形成对照的是，人类奥运冠军，处于105kg量级的，其挺举世界记录仅仅是263kg ，经过换算之后，只能举起不到自身重量3倍的重量。照此情形看来，蚂蚁的确称得上是“大力士” 。

那么，为什么人类相比蚂蚁差距那么大呢？

原因一：力量/自重比并不是呈线性关系的

这样的成绩，即蚂蚁能举起自身体重400倍的重物，不光让人类感到汗颜，还同时将陆地上所有的大型动物都给秒杀了。为给大家提供参考，现列出几个数据：

1）非洲象：陆地上最强壮的哺乳动物

能够承受超出的重量，然而自身的重量亦是达到了这般程度，意味着仅能够举起等同于自身体重1.4倍的重量 。

2）灰熊：体型最大的熊类

能够举起超出500kg的重物，但是其自身的体重却已然达到了600kg，这就等同于仅仅能够举起自身重量0.8倍的重量 。

大家有没有发现，那些在我们印象里力量无穷无尽的大型动物，每一只光看绝对力量的话，都能够轻轻松松就战胜蚂蚁，然而要是把力量换算成力量与自重的比例，勿论蚂蚁，说不定就连人类都没办法与之相比，究竟这是因为什么呢？

首先，核心原因是这样的，对于任意一种生物来讲，力量与它自身重量之间的比值并非呈现线性状态，常常是自身重量越小，那么力量与重量的比值就会越大 。

也就是说，要是将人类的体重，缩小至蚂蚁那般大小，同样能够举起自身重量几百倍的重物。听起来是不是有点违背常理呢？没关系，咱们一同来做个思想实验：

使用缩小光线，将人类举重冠军原本的体重，缩小成为原来的千分之一，这种情况下，会出现什么样的状况呢？

已知重量，从一百零五千克，变成了一百零五克，那么，此时，小号人类冠军，能举起多少重量呢？

我们一起先温习下：决定生物力量大小的因素有哪些？

主要有下面3个：

1）肌肉横断面积：肌肉体积越大，肌纤维越粗，力量也就越大；

2）肌肉自身的性质出现改变，具体表现为，肌肉纤维的数量增多，同时，肌肉收缩的速度以及耐力也发生了变化 。

3）骨骼强度：强度越大即可以利用杠杆效应，增强做功效率。

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假定缩小后的人类还是“人类”，肌肉和骨骼性质都不发生变化

于是乎，问题就转变成为了，体重缩减至千分之一的情况之下，肌肉横截面积会缩减多少呢？

可不可以以一种较为粗暴的方式，将他想象成为是一个密度呈现均匀状态的长方体，体重实际上就是体积，体积缩小到了原来的千分之一，那么他的边长缩小到了原来的十分之一，肌肉的横截面积缩减到了原来的百分之一。

那肌肉的力量呢，大概是跟横切面积成正比例关系的，按照原本力量的1/100来进行估算，其数值大约是2.63kg 。

自身重量是105g，然而却能够举起2.63kg的重量，这一重量已然等同于自身25倍的重量。

要是将这个比例持续缩小进到蚂蚁体重处于25到60mg这个区间，对于人类而言基本上也是能够举起超出自身重量几百倍的“重物”的 。

原因二：蚂蚁特殊的身体构造

我们清楚，蚂蚁属于那种高度具备社会化特性的生物，经由长达一亿年漫长时间的进化历程，蚂蚁们所拥有的生存方式，致使其持续演化生成的独特生物结构，这同样也是蚂蚁相较于人类而言搬运能力更为强大的缘由所在。

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1）六足支撑PK双足站立

蚂蚁，有着六条腿，是那天然的搬运圣体。当蚂蚁举起重物，且开始移动时，其多足结构，就会如同履带车一般，展开工作，为之提供更稳定的支撑，以及更强的承重能力。

相比之下，人类在直立行走之后，仅仅依靠双足站立，当搬运重物进行移动的时候，支撑的点仅仅只有一只脚，不但承压的能力存在着限度，而且稳定性比不上蚂蚁的多足结构。

2）外骨骼PK内骨骼

若是期望搬动更重些的物体，那就得进化出更为强健的骨骼。与人类不一样，蚂蚁的骨骼并非在肌肉的内部，而是如同一层保护罩那般，呈现在肢体的表面，属于真正意义上的钢筋铁骨。在骨骼面积变大之际，能够更好地给予受力支撑，并且蚂蚁低趴的身体姿态，也使得其重心更低，在力的传导里更为稳定，这些均是人类身体难以相比拟的优势。

蚂蚁六足示意图

3）腿部肌肉PK

不管是蚂蚁的肌肉，还是人类的肌肉，从本质上来说，都是借助同样的肌球蛋白与肌动蛋白的相互作用而（收缩）产生运动所需的拉力，所以在本质方面差别并非很大。

可是，有意思的是，不一样的进化前往的方向，然而却致使两者的结构呈现出了极大的不一样 。

有两种类型，是蚂蚁腿部肌肉主要所分的，为拟肌和纤维肌。其中，负责支撑蚂蚁身体重量的是拟肌，而负责推动蚂蚁行走和跳跃的乃是纤维肌 。

与之形成对照的是人类，我们的肌肉组织更为繁杂，这是由于人类在进化进程中，所趋向于追求的并非仅仅是个体单纯的负重才能，还存在着灵活性以及协调性方面的需求。思索一番，要是存在一种人类个体，其力量无穷无尽，然而反应速率相较于其他生物却迟缓了半拍，那么肯定是没有办法在野外维持生存的。

于是在人类的肌肉结构里头，存有大量的快肌跟慢肌，还有负责不一样功能的肌肉群。这也就是说呀，在肌肉束体积一样的情形之下，蚂蚁通过牺牲灵活性这种方式来进化，进而让自身的肌肉结构更适宜搬运重物。然而人类为了去应对更为繁杂的生存环境，其肌肉结构里纯应对受力的纯应对受力拟肌以及纤维肌数量，并没有蚂蚁那么多。

但是，人类懂得凭借工具实现“力大无穷”

从单单个体生物层面讲，实际上人类具备的搬运能力，确实是没办法与那些经过特殊“蛮力”进化演变形成搬运能力的蚂蚁相类比对比的。然而呢，具有“聪明”特质的人类，很早就已然察觉到这点，借由运用利用工具，亦或是展开尝试进行发明这项活动，我们同样是能够以成百甚至数千倍的程度去放大自身所拥有的力量的。

远在石器时期，人类察觉到在跟野兽进行搏斗之际，石斧手柄的长短似乎跟攻击力存在关联，手柄越长不但越发称手，挥动起来的时候力量还会越大，所以便创造出了各种各样长柄的石制兵器。

石器时代长柄石斧模型

古埃及，在4500多年前，就已出现杠杆与滑轮，借助它们，工人们搬运数十吨巨石去建造金字塔。古希腊时期，阿基米德首次以几何方式总结这类现象，将其称作杠杆原理。凭借能对力矩做精确计算，阿基米德利用滑轮与杠杆组合，展开一系列发明创造，其中最有名的便是投石器了。

投石器利用省力杠杆抛射，士兵使用滑轮和绞盘将配重升至最高点

直至现代，杠杆原理渐渐演变成工程领域的根基，那时我们不再运用滑轮或者简易的省力杠杆，而是着手借助齿轮传动达成相同的力矩放大成效。借由把一大一小的两个齿轮连接到一块，依靠杠杆臂变小，力矩达成了放大。

力量放大能成百上千倍，是经由多个齿轮间力的转换达成的，这恰是汽车领域里变速箱的基本原理。

有意思的是，在进行混动变速箱设计时，我们同样会用到今天这篇科普文章里所提到的一个重要参数，这个参数是力量与自重的比值。只不过在变速箱标定的过程中，这一参数被称作扭质比，也就是扭矩与质量的比值。

扭质比若愈高，那就意味着变速箱的结构会愈发紧凑，其重量会愈发轻，并且扭矩输出的能力会愈发强。而其中的关键之处在于，要对变速箱的传动比予以调整，还要使用强度更高、重量却更轻的材料。就拿雷神混动DHT Pro混动专用变速器来说，它的重量仅仅只有120kg，却能够爆发出最高的轮边扭矩，其扭质比高达41Nm/kg，已然达到了世界一流的水平。

写在最后

蚂蚁凭着特特极为与众不同的身体构造以及生物学方面的特性，拥有了令人惊叹不已的力量，其小小的体型致使相对力量得以被放大，在经历演变的进程里进化出了令人咋舌的搬运能力 。

有着更复杂、更精巧生理结构的人类，虽然个体举重能力没法与专精搬运的蚂蚁进行比较，然而凭借人类的智慧，我们同样有能力搬运自身重量成百上千倍的物体。

这正是大自然的奇妙之处，每个生物都有其独特的生存之道。