[自然科学] 如何不砍断手来称出一只手的质量？

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[自然科学]如何不砍断手来称出一只手的质量？

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如何不砍断手来称出一只手的质量？
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如何不砍断手来称出一只手的质量？

给手做核磁。
你能得到各个断面的密度分布。
然后算出质量。

这题其实很有意思。题目的本质是在评估一个测量方案，有人在提出方案，有人在质疑方案，这个过程中就需要一个标准去评估不同的观点，这个标准就是误差与精度的水平。在认真思考测量与误差的关系后，才能更好的理解这个问题，我这里通俗的介绍一些相关的内容，希望题主还有以后从事科研的知友看完之后能有所收获。
1.误差与精度
在实验科学中，不存在绝对的精确，所有的测量工具，测试方案都有自身能达到的最大精度。比如用直尺测长度，因为最后一位是估读的，所有会有大概0.1mm的绝对误差；在更多的场合，我们会用±0.1%，±1%这样的相对误差来衡量仪器的精度。评估仪器的能力的标准之一是精度，衡量精度的标准是仪器能带来多大的误差。
2.几种方案的精度对比
不管什么方案，我们都需要先精准地定义手和前臂的界限如何划分，可以在附近的几个骨头上取3个点定义一个平面等等，大概就是手腕处的一个平面，平面外为手，平面内为前臂。
2.1砍手法的精度
我们先考察砍手法的方案。我们姑且假设一只手质量为500g，如果能保证切割过程中不会出现血的流失，且保存完好的话，那么直接称重可以达到千分之一甚至万分之一的精度。然而实际操作的时候，切割技术没有那么精准，也没办法控制不流血，按正负10g的的误差算是10/500=2%，实际上会更大，所以误差大概是5%~10%级的。
题目最大的问题是没给出精度限制，我们就以砍手法的10%为标杆。
2.2排水法的精度
其实就是用人体平均密度代替手的密度，用排水法测量。相比砍手法，关于手和前臂分界面的定义对排水法的影响较小，只需要用对应的角度把手伸进水里就行；误差来源于手的实际密度与人体平均密度的差，大胆估计一下，误差在5%~10%左右吧。因为手部骨头比较多，用模型修正一下密度，应该可以降到5%以下甚至达到1%。
2.3核磁断层法
有回答提到了用核磁分析手部每一层的密度，我其实没有用过核磁搞这个，不过这类仪器的误差一般都是1%到0.1%级的，肯定是优于砍手法的。
3.标准的重要性
一旦有了相对误差的指标，我们就能对比不同方案的合理性，当所有的讨论都围绕着相对误差这个指标时，就会非常有效率。无论是对比方案还是改进方案，都变得有迹可循。
3.1用于方案的对比
我看了下问题下的回答，很多人会质疑排水法，比如人的密度不均匀等等，我们把这些质疑当做提高相对误差的因素进行量化，就会发现，这些因素的影响大概在10%以内，与砍手法差不多的。当误差差不多的时候，排水法成本低，不破坏样本的优势就体现出来了。
核磁断层法的精度是很高的，也同样有着不破坏样本的优点，但是大型仪器的购买，对测量者专业性要求之高，使得这个方案的成本比较高。
总之有了标准，我们就可以说，效果上核磁法>砍手法≈排水法。
3.2讨论方案优化
上边就有一个例子：
因为手部骨头比较多，用模型修正一下密度，应该可以降到5%以下甚至达到1%。
我们明确了误差产生的原因，优化方案降低原因的影响，就可以提高方案的精度。
我也可以开个脑洞，对砍手法进行优化。比如先把人体速冻，然后再去切割，这样就只会产生切割的误差，这样砍手法的精度也许可以提高到1%，如果有十分精确地切割技术，使得误差值主要来源于称量，那么可以很容易达到小于千分之一的误差。
可以发现，有了相对误差的指标，优化方案的思路也变得很流畅了。
4.一些后话
其实物理课上很早就提到过有效数字与误差，但由于我们中学阶段我们总是处于做题状态，会产生科学一定是绝对精确的错觉。但其实所有实验科学的结论都是建立在一定误差内的，理解了这个，才能真正地开始做科研。
4.1误差传递
还有一个经验，一个实验往往有着多步测量，我们需要明确每一步引入的误差。如果其中一步的误差过高，那么前后的步骤也不需要保持过高的精度了。比如一系列步骤后边，有一个操作是用滴管滴两滴NaOH溶液（这步误差可能在10%以上），那么我们在配制NaOH时，就不需要操作的那么严谨，比如定容定过了，直接用也没多大影响（全部按规范操作是千分之一级的误差）。在排水法中，如果用量筒来测定排开水的体积，这一步操作的误差就在1%左右，所以即使我们知道手的精确密度，也无法把误差降得更低了。
4.2信度与效度
衡量仪器还要提一个信度和效度的概念。信度指的重复性和可靠性，比如我测一个东西，得到的结果都是近似的，不能有太大的波动；效度指的是接近真实值的情况，比如我测一个1cm的东西，得到的结果应当更接近1cm。比如砍手法的信度很高，一个东西用天平称量，质量的波动很小；主要的误差来源于效度，也就是切割一只手并保存的过程中，有很多不确定因素导致放进样品袋里的东西不是我们定义的手的部分。所以这是一个高信度低效度的方案。
最后，由于不可能真的闲得无聊去做这个实验，这篇帖子里有许多数据来自于根据我的经验进行的“大胆的估计”，你也可以进行你的“大胆的估计”，这也是引入误差的一个因素。当然，更可靠的还是“实际的数据”。

把人放离心机上，先让人平躺，手伸直，启动离心机到设定转速，测量离心力。
然后停止离心机，人的手腕处尽可能垂直，其他姿态不变，再次启动离心机到设定转速，测量离心力。
这两次数值差异就是手的质量中心与自转轴的距离变化造成的，转速、手的质量中心位置变化、离心力的变化都是可测的，可以算出手的质量。

当然，由于旋转造成体液如血液组织液涌向头部和手臂，偏差极大，所以测量之前，最好把人深度冷冻，比如液氮浸泡24小时，让人体完全固化，这样才能获得理想的结果。

麻翻称重即可。
一只手其实比较容易称量，因为手掌跟手腕之间仅存在肌腱，肌肉和皮肤的接连，而且腕关节活动度也很高。砍断手这种法子又粗暴也没技术含量，出血太多还影响精度。
更好的法子是肌松剂跟麻醉都伺候上，把肌腱和肌肉瘫痪掉，之后要做的就是让手臂跟手腕呈一个小角度情况下，把手掌搁在秤上面称量。
友情提示，非法麻翻是犯罪，无痛秤蹄子看上去只是个烂借口。

考虑到手的重量是不太可能做到精确测试的，我只提供一个思路吧。其实这个方式我觉得挺有意思。

是不是把手放进去，砝码减少的重量就是手的质量（手不接触任何边缘）？
水桶里换个比人手密度重的液体，比如液汞一类的？？？

因为不需要。
人的密度大概是1.02g/ cm3" role="presentation">cm3cm^{3} ，用排水法可以测量出一只手的体积。
质量等于密度乘以体积： m=ρ×ν" role="presentation">m=ρ×νm=\rho\times\nu ，即可计算出一只手的质量。
谁愿意知道自己的精确质量，那就砍下来称一下。
因为你砍下自己一只手称重只对你自己有意义，对别人无意义，别人仍旧无法得到自己手的精确质量。
对于普通人，粗略的知道自己的手的质量即可。

用锯行吗？

方法有很多，这里提供一个对知识储备要求较小（初中物理即可）且可以获得相对精确结果的方法
1-使用排水法测出手的体积：略
2-使用力平衡法测出手的密度：
（1）准备一个侧边开有孔洞的容器，将手从孔洞处伸入并做好密封。（2）在指尖挂一个弹簧测力计，提起测力计至手保持水平。（3）向容器中注水至完全淹没手掌。（4）向容器中缓慢加入盐至测力计指示为0。（5）此时容器内盐溶液的密度即手的密度。
3-手的质量即为步骤一所得体积与步骤二所得密度的乘积。

简单，只要把不是手的地方砍下来就行了。

改为锯断？

法1：
不能砍断手，那就把手臂连同其他部分砍掉就行。
法2：
把人主体固定住，活动手掌，测活动过程转动惯量变化。

用两个秤就可以了。
两个秤紧挨在一起，手放到一个秤上，身体其余部分放到另一个秤上。使手腕恰好处于分界处。
然后一号秤的读数就是手的重量。
前提：将手和其余部分看成两个部分受力分析，这两个部分不能存在竖直方向的力，只能存在水平方向的力。通过调整姿势可以满足这个条件。

这是一个科学设想，将人彻底全麻，固定在刚体十字架上，给十字架一个固定的初始力，使其水平旋转。理想情况下能否通过不断更改十字架水平力臂的距离，来测算出人双手的质量？

chatgpt3.5说可以。

砍断其他部位

首先把人变成两个刚体，通过手腕铰接。这个不难，比如两部分用铁板固定

然后通过不同的支撑方式，测出支撑力，列方程算出两段刚体的质量
最后手部刚体体的质量减去铁板的质量就是手的质量。

相比于手，我更想知道六阳之首的质量！
所以，借君头颅一用可否？

首先你得完美回答一个问题，那就是这只手以哪里为界限呢？

这个问题，可以找“大体”老师解决。先用他/她（与自己性别一致）的断手用液体算出人体手的比重。
再用液体排量法算出自己手的体积，通过大体老师给出的比重来换算自己手的质量。

可以使用速度测量仪测试测试手的速度，然后记录计算手敲击测量仪的做功。
根据质能方程计算出手的大概质量。
有个前提，测试的时候需要只有腕部至末端运动。身体的其他部分不动。
欢迎补全。

大家凑合看吧。

为什么那么多人说排水法。
排水法的时候
分为四种情况
漂浮上浮下沉沉底。
G排里面一定会包含一部分其他的人体的重量。

抛开精度的测量都是耍流氓。
如果你只需要一个估计值，那只需要在解剖学教室里找一只手来称重，就可以简单估算出来。
如果你要精确到克，那就需要动用一些科技手段去精确测量手部的详细结构再分别计算。平均密度法是一个可选项。

很简单，现在有三维扫描建模工具，可以把整个人都建模，甚至断层扫描可以把体内断层都扫出来自动化建模。然后有一堆的工具可以直接帮你算质量，ansys之类的都有有限元分析工具，只要界定出手和手臂的边界，剩下的就交给计算机就行。
这也是最简单的方法，其他方法多少都有点问题。比如排水法，这明显是最不靠谱的方法。

胳膊倒模，把秤堆高来确保胳膊与模具贴合时手腕及手刚好在秤上，然后打麻药或者睡着
沙子和橡皮泥应该也可以

不用砍，放入烧碱桶，再测测桶增加的重量就可以了

好多人的回答让阿基米德的棺材板都压不住了。
排水法测的不是物体本身的重力，而是同体积水的重力，也就是物体所受到的浮力，要不你猜它为啥叫浮力定律？
想要测量一个物体部分的重量，而不切断它，似乎找不到准确的测量法，只能通过计算了。随着技术进步，更高精度的计算方法会不断涌现出来。比如我们可以把人体放在一个超导装置包裹的，接近绝对零度的磁悬浮空舱里，然后通过高灵敏探测器测出人体各部位受到的微小拉力（也就是人体产生的引力）。用这种方法绘制三维人体引力模型，只要有数据这个模型就好画啦，就跟画地形图差不多。画出来过后再用引力常量计算出手部的质量就可以了，可能需要用到一些复杂的数学建模，但只要能在不剁手的前提下测出手的质量，为实现这一崇高的事业，我相信这点努力是值得的

要不试试锯子？或者锤子？

排水法是可行的。
测量时要点在于，要让整个身体入水漂浮，通过增加漂浮物辅助或者改变测试液体密度的方法，刚好把要测量部分的手臂露出液体面就行了。

不好意思，看错题目了，看成了：
为何不砍断手来称出一只手的质量？
然后就心想：还是活阎王多啊。

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