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为什么蚂蚁怎么都摔不死?

注意审题啊各位!仔~细~看~题~主~的~提~问(破音)!

题主问的是“轻轻的把蚂蚁捡起来再用力的摔向硬地面,发现怎么都摔不死”,这里蚂蚁受到的不光是重力和空气阻力,还有题主手臂施加的力量,所以仅仅用“因为蚂蚁身体很小,受到的空气阻力大所以从高处掉下去不会摔死”并不能解答题主的疑问!

而正确的答案,则应该是:

“蚂蚁当然是能摔死的,但是题主的爆发力和身体强度都不够,所以再怎么用力也摔不死蚂蚁。”

至于究竟需要多大的力才能摔死蚂蚁……其实有人研究过类似的问题……


在使用仿生学设计制造微型机器人的领域,蚂蚁因其强大的负重能力而成为了模仿的焦点之一。但蚂蚁的负重极限究竟是多少,长期以来却难有定论,这主要是因为蚂蚁不会像奥运会上的举重运动员那样有意识地使出全部力量去移动接近自己极限能力的物体,也很难在实验中创造出让蚂蚁“不得不这么做”的环境。因此常年以来,这类数据的来源几乎都是靠在大自然中观察到蚂蚁搬运物体后根据物体的重量来估算的,而这显然远远没有达到蚂蚁的极限——对于蚂蚁来说,叫来更多同伴一起搬运显然是比独自拼尽全力更好的解决方案。

但俄亥俄州立大学机械与航天工程系的研究人员们却有着另外的思路:

  • 首先,欧美动保虽然以激进甚至极端著称,但还没疯狂到 Ants' lives also matter 的地步,所以在研究时完全可以设计并实践一些会令蚂蚁在试验中死亡的方案。
  • 然后,蚂蚁的负重能力受限于自己身体材料所能支撑的极限,所以如果蚂蚁的身体会在受力达到某个数值时分崩离析,那么它实际能够负担的重量肯定是要小于这个力的。
  • 最后,考虑到蚂蚁搬运重物时都是靠嘴咬住来携带,那么蚂蚁颈部的受力极限可以认为就是蚂蚁负重能力的上限。

基于这个考虑,他们设计了一个特殊的离心机,使用在北美地区常见的拟毛眼林蚁Formica exsectoides 为试验对象,将其置于冰箱中“麻醉”后把蚂蚁脑袋粘在离心机内的指定位置。当离心机旋转时,离心力会把蚂蚁的身体向外拉扯,直到蚂蚁颈部受力超过极限后断裂。

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拟毛眼林蚁。图片来源网络

在试验开始前,研究人员使用电子显微镜拍摄了蚂蚁的颈部照片。从照片中可以看到蚂蚁的头部和胸部之间仅由一段极细的“颈部”连接:

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显微镜下拍摄到的蚂蚁,右边红色箭头所指即为蚂蚁的“颈部”

显然蚂蚁的颈部比起它的大脑袋来说实在是太纤细了,也让研究人员感到心里有些没底,在试验前估算蚂蚁颈部的承重极限时给出了“大约 1000 倍蚂蚁体重”的 预估值。然而,当离心机转动起来后,他们很快就发现自己的估计还是太保守了:

  • 直到受力超过 350 倍体重后,蚂蚁的颈部才开始被拉伸,使整个身体也随之变长;
  • 用于实验的蚂蚁最少也要在受力超过 3400 倍体重后才会颈部断裂,而最强的蚂蚁直到受力达到 5000 倍体重后颈部才断裂。

考虑到在这个试验中,拟毛眼林蚁的颈部实际承受的是胸部 +6 条腿 + 腹部所受的离心力,如果假设这部分重量占其体重的 2/3 也就是 67%,那么“只需”大约 5150~7500G 的加速度就可以让头部被固定住的拟毛眼林蚁身体从颈部处发生断裂。再考虑到蚂蚁的种间差异(体型更大或更小,颈部更脆弱或更结实),我们便可以比较有把握地说:如果题主能够捏住蚂蚁脑袋,然后把手臂抡出低则四五千 G,高可达上万 G 的加速度,就一样可以使蚂蚁身首异处,最终死亡。

当然,在这个试验中,蚂蚁的身体组织承受的是拉力,与被摔到地面时的受力情况有差异。不过既然蚂蚁如此纤细的颈部都能承受 5000G 以上的加速度,那么在被摔时的情形(暂不考虑蚂蚁身体各部分强度的差异)应该也差不了太多。所以,我们最终还是回归到了开头的结论:

  1. 蚂蚁当然是能摔死的;
  2. 但是题主的爆发力并不足以把蚂蚁抡出摔死它所必需的加速度,题主的身体强度更不能像蚂蚁一样承受至少几千 G,可能上万 G 的加速度;
  3. 所以,题主才会在“把蚂蚁捡起来再用力的摔向硬地面”之后,惊奇地发现“蚂蚁怎么都摔不死”。

完毕!

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