我记得很小的时候在《小神龙俱乐部》看到过一个国外的科普节目，其中有一集介绍了一个脑洞，也就是这个题目所说的，一只蚂蚁如果放大了100倍、1000倍会怎么样？
显而易见，也正如很多回答所说的，这样的放大版蚂蚁是根本走动不了的，因为它细长的六条腿是难以支撑这个对应放大的重量的。
蚁人（Ant-Man）是人类缩小至蚂蚁体积，但如果相反是蚂蚁放大至人类体积会怎么样呢？（图片来源：Marvel Comics）
到底怎么回事呢？这里就要介绍到一个定理——平方-立方定律（Square-cube law）。
平方-立方定律是由伽利略于1638年首次在他的《Two New Sciences》书中描述的。这个定律简单来说就是，当一个物体按照比例放大之后，它的表面积是以平方增长的，而它的体积则是以立方增长的。想象一下，应该很容易能理解这个平方和立方之间的关系。
平方-立方定律最先在《Two New Sciences》（1638）一书中所描述
那我们回到题目，如果我们把那只可怜的小昆虫想象成是一个体重只有1 g，体积是1 cm×1 cm×1 cm=1 cm³的小立方体（假设）的话。那么在其每平方厘米的横截面上，只需要承受1克的重量。
当它放大了100倍之后，它的体积就变成了100 cm×100 cm×100 cm=1,000,000 cm³。密度没有发生变化，那它的体重则增长为了1,000,000 g。尽管横截面积也相应增大了，但也仅仅是增大到了10,000 cm²，还差了两个0。也就是说，每平方厘米的横截面上要承受的重量，变成了100 g。
当一个物体放大100倍之后，它的表面积增长了100²倍，而它的体积则增长了100³倍
换成人话也就是，在昆虫的外骨骼和肌肉的材质没有发生变化的情况下，放大100倍之后，它们需要承受的重量或者支配活动的力量，增加了100倍。
对于一只蚂蚁来说，得益于它富含几丁质的外骨骼，它能够举起相当于自己体重50倍的重量，这已经相当厉害了。但是当放大之后，这些肌肉和外骨骼要支撑的重量变成了100倍，显然是吃不消了，而且这还仅仅只是自身的体重。
蚂蚁能够举起相当于自己50倍体重的重物（图片来源：topnews.in）
所以你能够想象，100倍的蚂蚁尚且如此，而且可能还仅仅只有巴掌大小，要达到科幻片中人蚁大战的程度，大概也要1000倍吧？生活的压力足以压得它粉碎性骨折成一坨。
想象中跟巨型昆虫交战的漫画插图
还有一点我想不能忽视的是，几丁质表皮虽然结实，但是其实也限制了昆虫的大小，导致它必须要定期蜕皮，更换新的外表皮，而蜕皮时候的昆虫往往是最脆弱的。你能够想象一个巨大而柔软的蛋白质食物源给捕食者带来的诱惑吗？更致命的是还因为巨大，往往无处可藏，结果只有「任人鱼肉」的份。
昆虫的外骨骼可以像盔甲一样保护内部器官
蝴蝶的一生要经过4-5次蜕皮才能完成发育（图片来源：WordPress.com）
除了运动系统不能承受外，循环系统和呼吸系统跟不上也是一个致命伤。
不同于我们人类以及其它哺乳动物是全封闭式的心血管系统，昆虫是开放式的，它的全身各脏器都浸在血液中。
昆虫的全身仅有一条背血管，通过心脏提供动力，将血液流向头部，浸润全身后再经身体的后部进入到围心窦内。昆虫的体积小，需要的血液量也少，如此运作自然问题不大。但是当放大100倍、1000倍后，血液流动需要抵抗的重力就大很多了，这种低效率的循环模式显然无法有效保持血液供应。
昆虫的开放式循环系统
呼吸方面也是。无论是使用气管呼吸、还是通过体壁交换气体，亦或是水生昆虫通过溶解在水中的氧来呼吸，根据平方-立方定律，可以交换气体部位的表面积增长，是远远跟不上体积的增长的。
要解决这一问题，要么就是这个巨型昆虫能够产生更多更多的气管（就成一只巨型气球了），要么就是上升氧含量。
蝗虫的呼吸系统
有科学家指出，大气中氧含量的变化跟昆虫体型之间似乎真的存在着某种关联。比如说3亿年前的昆虫体型比现在要大上许多，而当时的大气氧分压据研究达到了32 kPa，比现在只有21 kPa的氧分压要高上许多。
美国亚利桑那州立大学的Jon Harrison教授曾经做过这么一个实验，他把果蝇分别置于缺氧（氧分压10 kPa）、正常氧（21 kPa）和高氧（40 kPa）的环境下进行连续11代的大体型截断选择，随后再同时换至正常氧（21 kPa）环境进行3代无选择培养。
他发现经过11代选择后，高氧组和正常组的后代体型和体重均比它们的第0代显著增长，但是两组之间差别不大，可能是因为高氧也会随之带来的毒害作用，进而有所抑制。
但是，缺氧组后代的体型就很明显了，比起正常组和高氧组也小多了。因此，这也印证了大气中的氧含量可以控制昆虫体型的。
高氧组（40kPa）、正常氧组（21kPa）和缺氧组（10kPa）连续11代选择培养下果蝇的后代比较，左为雌性，右为雄性（参考文献[3]）
以上可见，无论是自身原因，还是外部环境，都制约着昆虫体型的发展，所以幻想中的人类大战巨虫，是不可能发生的了。
