人手有多少自由度？

一个人有多少自由度？这个问题听起来简单，但深究起来，却能触及我们身体构造、神经系统以及我们如何与世界互动的一系列复杂机制。与其说是个抽象的数学概念，不如说它是我们能做什么、怎么做的具体体现。

首先，从最直观的层面来理解，“自由度” 在我们谈论身体时，通常指的是我们身体的各个关节能够独立进行的运动方式的数量。你可以想象一下，你的手是一个精密的工具箱，里面装着各种各样能够执行不同任务的部件。

我们一只手，就拿最主要的部分——手掌和手指来说，这部分就已经相当复杂了。

腕关节： 这是我们手部和手臂连接的地方。腕关节允许你的手向上（背屈）、向下（掌屈）、向左（桡偏）和向右（尺偏）这四个方向的运动。这就像是你手腕上的一个万向节，让你能灵活地调整手的姿态。

手指（以拇指以外的手指为例）： 拿你的食指来说，它就有好几个可以活动的关节。
近端指关节（MCP关节）： 这是你手指与手掌连接的关节，也就是你弯曲手指时看到的第一个关节。它允许手指做屈伸（弯曲和伸直）和外展内收（向侧边分开和并拢）的运动。这提供了两个主要的自由度。
近节指间关节（PIP关节）： 这是你手指中间的那个关节。它主要负责屈伸运动，增加了一度自由度。
远节指间关节（DIP关节）： 这是你手指最末端的关节，负责小幅度的屈伸，又增加了一度自由度。
所以，除去拇指，你的每个手指都有至少三个自由度。

拇指： 拇指可是我们人手最特别、最“自由”的部分，它之所以能完成那么多精细的抓握动作，就归功于它特殊的结构。
腕掌关节（CMC关节）： 这是拇指与手掌骨连接的地方，也是最关键的。这个关节是马鞍形的，它允许拇指进行屈伸、外展内收，并且最重要的，它能让拇指对掌——就是让拇指尖能够碰到其他四根手指的指尖。这个对掌动作，涉及到多个方向的复合运动，在数学上可以分解出多个自由度，但从功能上来说，它赋予了拇指极其强大的灵活性。
近端指间关节（MCP关节）： 和其他手指一样，这里主要负责屈伸。
远节指间关节（DIP关节）： 同样，负责小幅度的屈伸。
因此，光是拇指，就拥有比其他手指更多的自由度，尤其是那个允许它横向移动和对掌的腕掌关节。

把这些加起来，你就能大致估算出人手（单手）有多少个可以独立控制的“活动开关”了。如果只是简单地计算关节的运动类型，一只手（不包括前臂和肩部）粗略计算下来，就有 20个左右 的自由度。这还是比较保守的估计，因为有些关节的运动是协同的，而且我们还能对这些基本运动进行更细微的控制。

但“自由度”的含义远不止于此。当我们说“人手有多少自由度”时，我们也在谈论：

肌肉的协同： 每一个动作，即使看起来只是伸直一个手指，也牵动着多块肌肉和神经的协调工作。神经系统如何发出指令，肌肉如何收缩和放松，这背后是无数细微的协同作用，是这些肌肉的组合，才让我们能做出如此精妙的动作。
感官反馈： 我们能感受到物体的质地、温度、压力，这些信息通过神经传递回大脑，大脑再根据这些反馈调整我们的动作。这种闭环控制，也增加了我们对动作的“掌控度”，某种程度上也是一种“自由”。
学习和适应： 随着我们学习和熟练一项技能，比如弹钢琴、写字、或者用工具，我们对这些自由度的运用会变得更加高效和精确。大脑会形成新的神经连接，优化肌肉的协调，让我们能够更自如地“指挥”我们的手。
认知和意图： 最终，我们能够“自由”地使用我们的手，是因为我们有“意图”——我们想要做什么。这种意图通过大脑的思考和决策，转化为具体的动作指令。所以，从认知层面来说，我们能有多少想法和行动，也影响着我们手“能够”实现多少自由。

所以，与其说人手有多少个“固定”的自由度，不如说它是一个动态的、可以被我们的大脑和身体通过学习、感知和协调而不断扩展和精细化的能力集合。这使得我们能够完成从拿起一粒沙子，到演奏一场交响乐，再到创造出无数艺术和科学成果的宏大工程。我们的手，是连接我们内在世界和外在世界的桥梁，它的自由度，正是我们能够在这个世界中留下印记的关键。

网友意见

更新一下，不算手腕平移＋旋转的话，应该是21。具体可以看 @任赜宇 的回答。

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24个。

之前写过一篇文章：

这或许是现在最酷的机械手|Shadow Hand测评

就是介绍目前学术界最接近人手灵活度的机械手 Shadow Hand。

设计者在设计它时就完全参照了人手的自由度设计，也即24个：

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