趣味物理学:进阶篇
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与克雷洛夫的意见相左

克雷洛夫借这则寓言表达了他的观点:“伙伴之间若离心离德,就会一事无成。”但这句话并不总是与力学相吻合。几个不同方向的力,还是能够产生一定的效果。很少有人知道,那些被克雷洛夫誉为模范劳动者的蚂蚁,实际上正是通过他所嘲笑的方式进行工作,并且完成得相当顺利,这正是力的合成的表现。如果你花点时间观察蚂蚁的工作,就会发现它们所谓的协同合作只是一种假象,实际上每只蚂蚁都在为了自己工作,并不关心其他蚂蚁在做什么。

动物学家埃拉基奇在他的《本能》一书中对蚂蚁的工作进行了如下描述:

当几十只蚂蚁在地面上拖动一只巨大的猎物时,所有的蚂蚁都以同样的方式一齐用力,从表面上看它们在协力工作,然而,当猎物——譬如,一只毛毛虫——被草叶或卵石所阻挡,蚂蚁们只能绕道而行的时候,你就会清楚地看到,每只蚂蚁都自顾自地奔窜(图10和图11),并不考虑与同伴合作。一只蚂蚁向右拉,另一只蚂蚁向左拉;一只蚂蚁向前推,另一只蚂蚁向后拽。它们换着地方扯拽毛毛虫的身体,按照自己的意志或推或拉。有时,4只蚂蚁推动毛毛虫向某个方向移动,而6只蚂蚁推动毛毛虫向另一个方向移动,最终毛毛虫会不顾4只蚂蚁造成的阻力,而向6只蚂蚁推动的方向前进。

图10 蚂蚁拖拽毛毛虫

图11 蚂蚁是如何拖拽猎物的(箭头表示每只蚂蚁用力的方向)

容我再列举一例来阐明蚂蚁之间这种虚假的合作。图12画着一块长方形的奶酪。有25只蚂蚁正在拽动它。奶酪块慢慢地朝箭头A指示的方向移动。你可能会想,当前排的蚂蚁把奶酪往前拉的时候,后排的蚂蚁会把奶酪往前推,侧边的蚂蚁也会帮助它们的同伴,但事实并非如此。拿小刀把后排的蚂蚁拨开,结果这块奶酪移动得更快了!由此可知,后排的11只蚂蚁在把奶酪往后拉而不是往前推:每一只蚂蚁都奋力地想将奶酪向后拉入蚁巢。这意味着,后排的蚂蚁不仅没有帮助前排的蚂蚁,反而在不断地阻挠它们,抵消它们的力量。实际上,4只蚂蚁的力量就足以拉动奶酪,但是由于行动不一,所以需要25只蚂蚁才能把这块奶酪搬进蚁巢。

图12 蚂蚁是如何沿着箭头A的方向将奶酪拖到蚁巢的

马克·吐温曾在偶然间发现了蚂蚁们协力工作的假象。他讲道:“有两只相遇的蚂蚁,其中一只蚂蚁找到了一条蚂蚱的腿,它们各自擒住蚂蚱腿的两端,用尽全力朝相反的方向拉扯。两只蚂蚁都觉得有些不对劲,却不明白是为什么。于是它们相互指责,争吵不休,最后打起架来。后来它们言归于好,又像原先那样徒劳地工作,但有一只蚂蚁在打架的时候受了伤,尽管它在搬运的时候使出全力,仍是落了下风,而另一只身无大碍的蚂蚁则努力地拖拽着蚂蚱腿和它受伤的伙伴,最终把它们一齐拖入了蚁巢。”

尽管马克·吐温是以戏谑的语气来讲述这个故事,但他说得完全正确:“原来蚂蚁并非辛勤的劳动者,除非是在某些观察者的眼中。这些人无一不是缺乏经验、一派博物学家做派的人,他们一边看,一边还好像在做什么记录。”