于是我们会惊叹，蚂蚁是昆虫界的大力士。如果蚂蚁继续变大10倍，恐怕蚂蚁想动一动都有困难。我们是回到蚂蚁的话题上来，针对蚂蚁展开一下分析。其实蚂蚁在同样体积的昆虫里，并不算是力气非常大的，大家都差不多。就拿蚂蚁的液压腿来作为研究的对象吧，因为如果蚂蚁想扛起很重的东西，一个强有力的液压腿是个基本保障。
蚂蚁为什么能举起比自身重几倍的物体？
非常感谢我的小伙伴“科学探索菌 ”对老郭的厚爱、信任和邀请。有很多数据和图片都视乎在证明蚂蚁能举起比自身重很多倍、上百倍甚至上千倍的东西。然而我们人类能举起自身体重三倍的物体就已经是极限了。于是我们会惊叹，蚂蚁是昆虫界的大力士。然而真相并不如此、真正的原因来源于简单的几何原理，尺度变化带来的机械性能不同。
从几何原理我们可以知道，物体的尺寸发生变化时，如果以长度为基准去比较，当长度变化率为1%时，面积变化率为10%，而体积变化率为100%。当我们按比例放大或者是缩小一个物体的时候，它的物理性质就会跟原先的相比发生本质性的变化。当然了，我们这种放大和缩小，还都是在肉眼可见的范围内，不属于微观粒子领域的变化。
我们还是回到蚂蚁的话题上来，针对蚂蚁展开一下分析。科学家们对蚂蚁进行过认真的研究和分析，并且对多种昆虫进行了比较。其实蚂蚁在同样体积的昆虫里，并不算是力气非常大的，大家都差不多。蚂蚁在同类大小的昆虫里面并没有表现出超凡的大力士风采。为了解释这个问题，我们还需要回到几何原理上去分析。就拿蚂蚁的液压腿来作为研究的对象吧，因为如果蚂蚁想扛起很重的东西，一个强有力的液压腿是个基本保障。
我们现在都知道，液体内部的压力和压强的关系为F=PS，其中F为液体内部的压力，P为该处表面的液体内部压强，S为受力面积。现在我们给蚂蚁喝下一瓶神水，让蚂蚁的身体长大原来的1倍，假设这只蚂蚁原来5毫米长，现在为10毫米长，则它的液压面积增加原来的为10倍，体积增加100倍（当然了体重也会增加100倍）。
蚂蚁腿我们就按照这个比例等比例计算，在蚂蚁的肌肉强度不变的情况下，我们由压强和压力的关系公式可以知道，这个时候，它对外输出的力量，下降为原来的10%。如果原来这只蚂蚁能举起自己体重400倍的东西，现在只能举起自己体重40倍的东西。如果继续给蚂蚁喝神水，让蚂蚁的身体长度变为原来的10倍，也就是50毫米，同样道理，蚂蚁腿这个时候能输出的理论，只有原来的1%，如果之前这只蚂蚁能举起自己体重400倍的东西，现在只能举起自己体重4倍的东西。
我们可以看到，这个时候的蚂蚁力量输出能力已经跟人类比较接近了。如果蚂蚁继续变大10倍，恐怕蚂蚁想动一动都有困难。所以，具有蚂蚁同类结构的昆虫中，体长远远超过50毫米的非常少见。由此可见，在同样大小的情况下，蚂蚁的实际输出能力，是远远比不上作为哺乳动物的人类的。更要命的是，由于蚂蚁是特殊的外骨骼结构，很可能这种结构在自身质量的快速增加之下，自己就已经不能稳定的存在了。
到时候，我们会遇到的是一只一碰就漏掉的大蚂蚁，一动不动的躺在那，喘口气都费劲。实际上，目前世界上这种外骨骼结构的昆虫中，最大的是泰坦甲虫，这种虫子的成虫身体可以达到16.7厘米，如果包括其触角长度的话，可以达到约21厘米长，所以被称为世界上最大的昆虫。甲虫是鞘翅目昆虫的统称，属有翅亚纲、全变态类。泰坦甲虫拥有坚硬的外骨骼和强有力的下颚，据说它的下颚可以咬断一根铅笔，或是切入人类的皮肤。
好吧，看了这个虫子，老郭也感觉很恐怖，就此收手吧，就不发其它昆虫图片了。不过有一个好消息是，这种虫子不会主动攻击人类。总结，我们可以看到，一个简单的几何原理，却可以让生物体的行为表现发生极大的不同。蚂蚁表现出来的大力士现象并不奇怪。它们也只是因为体积比较小，而表现出来的跟个头大的生物之间的比较性差异而已，这也是为什么，我们从来没有见过非常大的昆虫的原因。
请问，有的大口径火炮的炮口附着一根跟避雷针式的钢棍，是起什么作用的？
纸上的宣仔，为您解答。避雷针还是刺刀？这个避雷针式的钢棍其实是牵引环，它不具备任何火炮发射过程中的实际功能，只是用来方便汽车牵引机动的。牵引式火炮有的是用炮口牵引环和牵引车辆对接。有的是用尾部的大架上的钩子与牵引车辆对接。二战后由苏联率先应用，当时西方国家并未出现牵引环在前的火炮，所以这也成了苏式火炮一大特色。
咱们以D-30 122mm火炮举例，牵引式D-30在制退器下面有牵引环，这个环可以折叠，不用的时候可以折叠到炮管下方，和56式步枪的折叠军刺很像：而同样是D-30，自行火炮型号由于自身有机动能力，就不需要这个环了：实际上这种牵引方式是二战之后才出现的。二战期间，苏联的全部火炮也都是尾部牵引的，即在炮架子上安装牵引环。
比如这个M-30:M-30大架上的牵引环大炮上“刺刀”，并非什么火炮都能办到在炮口制退器安装牵引环是有条件的，并非所有火炮的设计都能做到，那就是身管放到最低射界到角度时，高度要足够低，这样牵引车才能和牵引环对接上。否则就不能用头部牵引。二战后到D-20 152mm榴弹炮就无法使用头部牵引到方式，依然是炮架上安装牵引环。
因为D-20火炮即便放到最低射界，高度也显得过高，根牵引车对接不上：D-20火炮这主要是炮架设计的问题。D-30 122mm火炮之所以放平后炮管低，是因为D-30采用了三足式大架，可以完全放平，此时轮子是悬空的；少了轮子的高度，自然炮管可以放得很低，于是就可以使用这种头部牵引的方式了。这种三足式大架其实二战就有了，但主要用在反坦克炮上。
D-30借鉴这种炮架设计实属天才之作。凭这种炮架设计和牵引设计，D-30可以说是牵引式火炮中的一代经典，毫无争议。D-30火炮调整到最低射界的时候，高度已经非常低了，恰好可以和牵引车对接三足式炮架最早用在战防炮上，图为英国QF2 2磅战防炮二战后，从苏制D-30 122mm火炮开始，出现了头部安装的牵引环。
这种牵引方式的一个好处就是反应速度够快。火炮炮口始终朝前，到达目的地后可以很快就完成部署，不需要调转火炮，也不需要车辆掉头，相当于缩短了准备时间。所以这种牵引方式深深影响了下一代牵引火炮的研发。BAE系统研制的M777超轻榴弹炮、我国的AH4超轻榴弹炮和新加坡的155mm超轻榴弹炮也都采用了这种这种苏式的牵引方式，已经成为了牵引式火炮的标准配置。
有人说古代中国“火药用来做烟花，指南针用来看风水”，古代四大发明对中国社会进步究竟有没有用？
中国古代科技史上有一个著名的观点，即将火药、指南针、造纸术和印刷术视为我国古代对世界影响力最为巨大的发明与发现，也就是我们常常提到的四大发明。四大发明近些年来频繁被提及，这不仅与新四大发明（高铁、支付宝、共享单车和网购）的提法有关，也与相关的奇闻异事紧密联系，更与数百年来一个极大的误解相关。造纸术、印刷术的作用与影响毋庸置疑，有关于火药和指南针的作用与影响却争议颇多，最为流传的一种说法，不外乎是中国人发明了火药，却用其制作烟花爆竹，衬托喜庆，粉饰太平；中国人发明了指南针，却用其堪舆风水、寻墓定穴；最终导致西方国家用中国人发明的指南针将船开到了家门口，用中国发明的火药、创造武器，炸碎了“天朝上国”的大门。
图1 伏尔泰（1694年—1778年），法国寻根问源，这种说法主要来源为西方的学者伏尔泰和东方的学者鲁迅。伏尔泰说:“他们(指中国人)致力于化学，发明了火药；不过他们只拿火药来制造烟火，用于节日。在这方面，他们胜过其他民族……中国人没有致力于发明这些毁灭性的工具(指火炮)。”伏尔泰这意思已经很明显了。
不过，众所周知，古代的中国人发明了火药，并不是因为什么致力于化学，完全是炼丹、炼不死药的附属品，所以从前面一句话就能得出伏尔泰并不了解中国古代文明这一事实。事实也是如此，伏尔泰并不是汉学家，他所知的关于中国古代文明的内容都是通过朋友的叙述得来的，当然也包括一些描述中国的书籍，可那个时候的书，关于中国的内容，真实度有多少呢？伏尔泰还说“他们有指南针,但并未真正用于指引船舶航行。
……罗盘，就像发射(弹丸)用的火药一样，对他们来说，只是纯粹的玩物。他们也不因此感到可惜。”图2 罗盘伏尔泰是西方的学者，如果说他的观念不足以说服包括国人在内的读者信服这一观点的话，那么鲁迅呢？鲁迅说:“火药除了做鞭爆，罗盘除了看风水，还有什么用处呢？”“外国用火药制造子弹御敌，中国却用它做爆竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却用它看风水；外国用鸦片医病，中国却拿来当饭吃”。
由此可见，鲁迅的观点与伏尔泰的观点不磨而合。当然，伏尔泰说这话的意味不好揣摩，鲁迅的意味却显而易见，更多的是“恨铁不成钢”的遗憾，更多的目的在于激励国人，实际上，鲁迅此言一出，确实让许多人为之一震，促使更多的热血青年投身于伟大的事业当中。图3 拐子铳带有曲柄的连发火绳枪，明朝称为“万胜佛朗机”但是，这也使得“中国古代只会用火药做爆竹、用指南针看风水”的观点深入人心！这显然是不对的，严重与中国古代的事实相违背，实际上火药、指南针在明代的应用案例很多。
史料记载，洪武十三年，也就是公元1380年明军的装备、配备为:“凡军一百户，铣十，刀牌二十，弓箭三十，枪四十”；洪武二十六年(1393年)规定人员编制为:“每一百户，铣手一十名，刀牌手二十名，弓箭手三十名，枪手四十名”。这个“铣”就是利用火药制作的武器了，“它是火药燃烧、炸药爆炸产生的燃气能量，发射金属弹丸杀伤敌人”，就是我们常说的枪炮的前身，“一百户”指的是一百个人，总体意思可以理解为每一百个人的军队里，配备十把铣、刀牌二十、弓箭三十，枪（不是我们现代意义的枪，是一种长条形的冷兵器）四十。
也就是说，火药在明代的军队中应用已成常态，陆上作战的部队中十分之一的士兵都是手握“重兵器”的。而明洪武二十年(1393年)的记载中对水师舰船上配备的火器有着这样的描述：“每艘海运船上配备有手铣16支，碗口铣4门，火枪20条，火攻箭20支，火叉20把，火蒺藜炮10个,铣马1000个,神机箭20支。”可见水师里，以火药为必需品的热兵器也不在少数。
如果，这些还不能说明明代时的火药不仅仅用于制作烟花爆竹的话，还有一些更为震撼的文献材料能成为例证。图4 明朝的震天雷内有称为“火老鼠”的钩型铁片若干，用于加强杀伤力，和美军手榴弹内放钢珠一个原理《水浒》是明初成书的，现为我国四大名著之一，这里面关于使用热兵器的描述，比如“宋江又教铣炮手打击敌骑，贼兵大溃……可惜袁朗好个猛将,被火炮打死。
”要知道《水浒》虽为明代成书的，但将却是宋朝的事，而书中更是提到宋朝的军队就已经开始使用铣炮，虽然宋代使用铣炮有待考证，但至少可以证明这个时候这个东西已经存在了，并已经存在很长时间了，毕竟艺术也是基于现实的合理想象。相信看了这么多材料，大家对于明代使用火药制造、使用热兵器已经有了一个基本的认识，与此同时，想必也产生了不少的疑惑！如，在明代应用如此广泛，怎么后面就不见发展了呢？甚至让大家产生了我国古代只会用火药制造烟花爆竹的假象呢！这其实与“上层建筑”有关，也不知道当时清朝的统治者咋想的，就觉得传统的十八般武艺、传统的骑射刀矛很厉害，把自己禁锢在祖先的传统与规矩中，同时又自诩为“天朝上国”，沉浸在美梦，不肯前进。
说到这儿，突然想到了琼瑶剧里的中缅战争，在缅甸骑着大象的士兵前，清军渺小的像是蚂蚁，任由践踏。如果这个时候，抬出几门大炮来，还用怕么？图5 司南模型 、中国航海者的罗盘（指南针）再有，就是指南针了。关于指南针不只是用于看风水，不用举其它例子，单说郑和下西洋就能使大家明白了。宋元时期，中国人航海其实主要是靠地文导航的，指南针只处于“补充和辅助”的功能。
何为地文导航？其实这段时期，中国人航海主要沿着海岸线近海航行，看着海岸线导航一般就能解决航海中的路线问题了，指南针用处不大。到了郑和下西洋时期，航线变远，地文导航作用事微，指南针的作用渐渐凸显。文献中记载：“设遇风、水不便，舟师失针，舵损。船过其溜，落于溜水，渐无力而沉。大概行船皆宜谨防此也。”大概是说，舟师如果对指南针的观察出现了失误，就会造成极为严重的后果。
图6 郑和下西洋线路图这也就是说，郑和下西洋，要是没有指南针的话，就只能靠着地文导航了，这速度可想而知，还能一而再、再而三，三到七么？所以说，指南针在古代也会被用于航海，只不过咱们的航海只在明朝曾经辉煌过，到了清朝，世界都在航海的时候，反而淡漠了，也就使人们产生了一种先民只会用指南针看风水的误会。可见，火药、指南针在在世界产生的影响，其实早在中国的明朝就已经发生过了，只不过没有得到很好地延续与发展，中国古代只会用火药做爆竹、用指南针看风水的说法是站不住脚的。
