王一凡152
这是一个很有意思的话题。我们知道结构的承受能力与其尺寸基本上是成正比的，但是瘦小的蚂蚁却可以举起远大于自身重量的物体，这其中有什么力学原理呢？
1、蚂蚁的有关数据
蚂蚁是一种非常小的生物，它因为只能爬行而被科普人士认为是二维生物，这当然是一种科普说法。我们来看一下蚂蚁的身体构造：六条腿，两跟触须，一个大夹嘴，细长的身体，最后一个大尾巴。
通常一只蚂蚁重约25-60mg，蚁王略重，可以有120mg。按题主所说，高达400倍后，重物质量约16g（以蚂蚁40mg计）。但是，400倍其实也不是蚂蚁的极限，有研究（2014年的《生物力学》）指出：蚂蚁可以承受自身5000倍的质量。
2、蚂蚁的承力结构——脖子关节分析
蚂蚁是一种外骨骼生物，主要的承力结构就是蚂蚁的外层了。蚂蚁的六条腿，其中后面4条腿是用来行走的，前面2条腿可以用来举物，它的大夹嘴也可以用来咬物。对于一些并不是很重的物体，蚂蚁可以用前爪举起，对于一些较重的物体，蚂蚁可以用嘴咬住。
上图是蚂蚁用嘴咬住重物的样子，受力图见右。用嘴巴咬住重物，蚂蚁的脖子将会受到较大的弯矩左右，为了降低这个弯矩，蚂蚁会抬起头，缩短重物重心与脖子的距离。此时，蚂蚁的关节起到了非常好的承力左右，特别是外骨骼。我们取蚂蚁脖子关节作为研究对象，图中蓝色圆形。蚂蚁头部及重物的力向下，红色箭头。为了平衡掉此力，关节处必须有对应的力，而且关节较细，距离矩心更接近，意味着关节处的力更大。但是由于外骨骼的存在，关节处的力对于此处的外骨骼是压力，并且能分散开来，这就降低了应力，提升了承载能力。
3、蚂蚁的承力结构——前爪分析
当蚂蚁利用前爪举重的时候，我们可以看到前爪几乎是竖直方向的，这就大大降低了弯矩对关节的作用，使得前爪主要承受重力造成的向下的压力作用。下图为蚂蚁整体的受力图。
由于前爪举起，几乎是竖直方向，我们以前爪之一为对象，如下图。实际上，此时前爪就是一根受压的杆，强大的外骨骼承受了绝大部分载荷。
4、蚂蚁的外骨骼
通过上述分析，我们知道蚂蚁的外骨骼非常重要，是蚂蚁能够承受巨大外力的关键。外骨骼的主要成分是几丁质和蛋白，这种外骨骼类似于人体的骨骼，具有较强的承载能力。由于蚂蚁实在太小，无法对蚂蚁的外骨骼进行力学测试，这也是一大遗憾。希望以后能有机会弥补。
5、总结
蚂蚁的承载能力绝非400倍体重，而是高达5000倍。其优越的承载能力得益于蚂蚁的外骨骼的优越的力学性能。此外，蚂蚁举重，外骨骼基本承受的都是压力，更加提升了其承载能力。
力学Nerd王小胖
蚂蚁的这个特性引起许多人的研究，例如下面的摄影照片来自剑桥大学，很好展示了蚂蚁怎么采用一些技巧举起自身重量100倍的东西，当它们的负载很轻时，它们可以折叠它们的脚以减少表面接触，降低它们的粘附力并允许它们自由移动。但是当蚂蚁面对如下图中比较重的有效载荷时，它们可以展开那些脚，来得到更多的表面张力。
另外，这里面隐含一个简单的几何原理。蚂蚁的肌肉功能与我们自己的功能非常相似，其收缩力来自肌肉外部的纤维。就肌肉而言，“体积”代表质量。体积按立方函数变化，面积按平方函数变化，例如10毫米的长度，面积600平方毫米，体积1000立方毫米，面积与体积比了1：0.6，当长度增加100倍增加到1000毫米，面积与体积比变化为1：0.006。这意味着，随着身体变小，相对于自己的体重变得更强壮，换句话说，当你缩小蚂蚁身体的时候，你也能举起这么悬殊比例的重量。
当然科学家不满足于研究蚂蚁能够举起多重的东西，还研究蚂蚁的关节能够承受多大的力。他们将蚂蚁放入冰箱中麻醉，然后将它们面朝下粘在一个专门设计的离心机中，以测量使颈部变形并最终使头部从身体上破裂所需的力。蚂蚁的脖子在平均体重的3,400-5,000倍的力量下破裂，这说明蚂蚁身体结构也非常神奇。
为什么要研究蚂蚁这些特性呢？毕竟有些手段还蛮残忍的。这其实是仿生学的一部分，借鉴蚂蚁的特性，希望将来能制造出类似的机器人，达到蚂蚁这种神奇效果。
科学视野，不同解读，欢迎评论和关注！
昆仑还东国
感谢题主提出的问题。
关于蚂蚁能举起相当于自身体重多少倍的东西也是众说纷纭，有的科学家说400倍，我还看到过一个说是1700倍的。不管是那种说法，相对于人类举重大约是自身体重的两倍到三倍之间这个数值那是远远超过的。然而真相并不如此。
事实上是，蚂蚁这种小昆虫的力量并不大，作为一种昆虫，蚂蚁的肌肉素质是无法与哺乳动物相比的，如果将人类收缩到蚂蚁的体型,人类可以举起自身更多倍的重量。
健身馆的教练们都知道，肌肉的力量和肌肉的横断面成正比。在健身房里，我们要想举起更大的重量，就必然需要有更大块头的肌肉。参考奥运会举重运动员的数据，人类举起自己体重三倍重量就是极限了。
小伙伴们跟随着老郭的思路，做一个假想实验，实验过程如下：
现在让我们幻想一下，我们拥有了《爱丽丝漫游奇境记》里面那种神奇的水和蘑菇，能让身体自由的变大变小。
一、我们找来一个可以举起自己体重三倍的举重运动员，给他服下一口神水，让他缩小到原来身高的10%，这个时候，他的肌肉横断面即力量变为原来的1%，他的体重会变为原来的1‰，这个时候我们看到，这个运动员可以举起自身三十倍的重量。
二、嘿嘿，我们继续给这个运动员喝神水，让他继续变小为原来的1%，这个时候他可以举起自身三百倍的重量。
三、如果我们给这个运动员喝神水，将他缩小到蚂蚁的大小，为了好计算就按5毫米来计算吧。假设这个运动员的身高为1.6米（举重运动员都不太高），这意味着，他的身体缩小为原来的31.25‰，这个时候这个运动员可以举起自身体重10000倍的重量。
惊不惊喜？意不意外？其实蚂蚁这种小动物，它们的身体结构是以速度换力量的一种液压结构，以我们人类今天的工程力学是很容易理解的，各种千斤顶已经给我们展示了这个道理。为了提供足够的支撑力，我们的手得进行更大行程的压动。
所以，小蚂蚁就是小蚂蚁，它们其实很柔弱。但作为生物圈上重要的一环，我们还是需要对它们进行保护。爱护这个地球，你、我都有责任。欢迎关注老郭，我在科学话题里面等你呦。
#这很科学##我来科普##科普一下#
郭哥聊科学
这个问题需要了解蚂蚁体内的一种结构非常复杂的含磷化合物,称为三磷酸腺苷,即ATP；这种含磷化合物可以在蚂蚁运动的时候产生“燃烧”的剧烈变化，这种变化可以使肌肉蛋白的长形分子在霎那间收缩起来从而产生巨大的力量。而这种含磷化合物不用经过燃烧就可以把潜在的能量直接释放出来转变成机械能，又因其没有机械摩擦所以蚂蚁机会没有什么能量损失，而蚂蚁腿部有几十亿个这样的“小发动机”，正是这种“小发动机”组成蚂蚁腿部肌肉这个高效率的“高效发动机”。另外一方面，我们呼吸的空气和水一样都是有浮力的，虽然我们人类感觉不到空气浮力的存在，但是对于蚂蚁这样的小体型生物来说就如同人在河里举起重物一样，这就是为什么蚂蚁可以举起自身重量100-400倍的东西。希望能帮你哦！
