高端技术宅分析：你知道初音未来的头发有多重吗
说到日本的虚拟偶像初音未来，给人印象最深的莫过她那超长的双马尾，非常的漂亮有木有。但是这种长度和厚度的头发要是真出现在现实世界将会是什么感觉呢？估计拥有它的人一定会想哭的，因为真的是很重啊。现在有位高端的技术宅就通过各种数据计算了初音那美丽的双马尾到底有多重，一起来看看吧。本文经过作者授权转载，如需转载请联系原作者。
我们先上萌娘百科的词条“初音未来”查找一下资料。
原名：初音ミク（平假名：はつねみく，平文式罗马字：Hatsune Miku）
年龄：16岁
生日：2007.8.31
星座：处女座
身高：158cm
体重：42kg
拟物：葱
萌点：双马尾、绝对领域
胖次：官方发售手办中胖次颜色分布
擅长的曲种：流行歌曲，pop和舞曲，从80年代的老歌到流行歌曲都是擅长范围
擅长的节奏：70～150BPM 注：原设定为80～150
代表色：葱绿色
声源：藤田咲
原来初音未来身高是158厘米啊。为什么2007年出生是会是16岁呢？好在意啊……此外好像有什么不得了的东西混进去了，咳咳，不要在意这些细节啦。
进行下一步的工作。找到一张初音ミク的图片，测量得到以下数据：
计算得到——
头发（马尾以上部分）长度222cm（要考虑到ABC三处的螺旋部分）；
刘海长度18cm；
头部长度25cm。
然后再找一张图片计算脸部比例：
我能说那个角度我计算了好长时间么？数学渣各位轻喷……
然后计算一下侧脸：
接下来近似算出马尾下的头发长度约16cm。
这样扎起来的头发总长度为222+16=238cm.
再算一下刘海和马尾所占的比例——
头发从侧面看一共180°，刘海比例12°/180°=1/15，马尾部分则为14/15.
再把脑袋近似看作椭球体，算得表面积（数学太差，下了个软件计算，单位：cm）——
头发所占脑袋表面积的一半，为782平方厘米；
刘海占头发的1/15，为52平方厘米；
马尾占头发的14/15，为730平方厘米.
再根据头发的密度计算不同种类头发的根数：
头发的粗细可直接影响到头发的硬度。一般头发越硬，其横切面的面积也越大。直发最粗，可达0.1毫米；波发次之，为0.08～0.09毫米；卷发的变化较大，但大多较波发为细。直发的横切面呈圆形，波发是稍扁的椭圆形，卷发则呈狭长的扁平状。有人认为，细而软的头发易于脱落，硬而粗的头发容易变白。
至于头发的密度，则又与粗细有关。头发越细就越密。如果以每平方厘米的头发根数表示，在各大人种中，白种人最多，黑种人次之，黄种人最少。有人曾统计，每平方厘米内的头发根数，意大利人平均408根，苏丹236根，日本人是238根，中国人是224根。（资料来源：头发——百度百科）
既然初音是来自日本的，就带入每平方厘米238根来计算：
刘海52平方厘米，12376根；
马尾730平方厘米，173740根.
计算头发的质量，除了长度数量，还需要知道密度和直径。至于说头发的密度，我找了很长时间的资料都不见有现成的，只好自己想办法解决了。
我们接下来看看头发的结构：
由于一般情况去理发店剪头发，剪短的就是毛干部分，而毛干上面没有神经，所以不会感觉疼痛（夹到头发除外）。那么我们计算重量也就只计算毛干部分，不考虑毛囊。
毛干的横断结构如下：
毛鳞片：位于头发的最外层，由表皮角质细胞组成，如同鱼鳞般覆盖在头发表面。毛鳞片的存在有助于提升头发强度，抵御外来伤害，保护发质。同时，毛鳞片还决定了头发的整体外观，健康的毛鳞片应该是完整的、服帖的，头发表面会很平滑，当光线照射到头发上时，会有如同镜面反射般的光泽，秀发看上去也会光泽亮丽。但如果毛鳞片受损甚至缺失，那么粗糙的表面就无法将光线反射出去了，头发自然也就没有了光泽。
发芯：发芯位于毛鳞片的下方，它是构成头发的主体，占到头发总重量的90%以上。发芯主要由角蛋白组成，而角蛋白又由氨基酸组成，它提供了头发所需的养分，因此也决定了头发的颜色、弹性、韧度、质地等。
髓质层：头发最中央是毛髓质，位于发干的中心。它是有点开放式的结构，形成疏松的中心轴，它在毛发中（视毛发直径的粗细）断断续续的存在或完全没有。髓质层增加了头发额外的厚度。
头发组成的基本结构是氨基酸，包含一个中心的饱和α-碳原子、铵正基团、羧酸根和用以区分不同氨基酸的R基团。
氨基酸中的铵与羧酸脱水缩合产生肽键。
由肽键将不同的氨基酸连接生成肽链，肽链里面的氨基酸称作氨基酸残基。这就是蛋白质的一级结构。作为一级结构的肽链在氢键的作用下生成下列二级结构。
α-螺旋:蛋白质中常见的一种二级结构，肽键主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。
β-折叠结构（β-sheet）又称为β-折叠片层（β-plated sheet）结构和β-结构等，是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽链组成的。
人类毛鳞片主要由角蛋白构成，包含α-螺旋和β-折叠片，起到反光的作用。初音的头发反光率比较高，可以认为她的头发毛鳞片部位保养良好。
发芯在头发中占据最大的比例，由α-螺旋组成。
由此可见，头发主要就是由α-螺旋的蛋白质所构成。鉴于没有头发密度的数据，我找了同样主要由α-螺旋的蛋白质所构成的羊毛纤维的数据，作为替代。
通过对原毛、氯化羊毛和拉伸细化羊毛的密度测试发现，选用蒸馏水作为介质测得的数据较无水乙醇数据增大了6％～12％，说明分子体积较小的水分子渗入纤维内部的可及区大，使得纤维更充分浸泡在介质当中，测得的密度更接近纤维真密度。（上图及文字选自论文《羊毛纤维密度的液体浮力法测试》，作者董立、张健飞、徐磊）
由此可见，数据A相当于干羊毛（头发）的密度，数据B相当于湿羊毛（头发）的密度。找不到11区人头发直径的数据，我只好用这篇国人版的《不同年龄段健康人头发直径的扫描电镜观察》来代替了。注意到其前提条件是头发为天生的，不能染过，不然数据会不准确。
那么现在问题来了——初音的头发是不是染的？我认为她的头发是天生的，原因如下：
看到了没，只不过是因为这孩子铜太多了而已。当然，还有另外一种解释：变异。
一般人一年头发增长15cm左右，初音今年16岁，如果一直不加以修剪的话可以长到240cm。而之前测量得到的数字238cm，与之非常接近，于是可以得到结论——初音从出生开始就没剪过头发。
大约两个月后，头发被空气、水、阳光等氧化，色素粒子不断流失，就会出现褪色，好比一件新衣服一样，穿洗的次数多了，自然就会褪色。KingLee认为，此时应补染，一般染发可持续6-8周保持颜色基本不变，或者经受16-20次洗发。染发后，需要及时补染，待新发长出2-3厘米时，应该再去专业发廊补染。补染既是巩固染发颜色的过程，又是对头发的护理过程。
如果她的头发是染出来的话，每年就要补染6次。而初音自从2007年出道以来至少保持了8年的绿头发，这就要补染48次，对头发的伤害很大。作为一个少女，应该会很爱惜自己这一头长发，所以她头发是染成的可能性不大。
好了，现在条件达成，可以套用数据了。
数据呈现正态分布，10~19岁组的头发直径平均数为91.76μm，标准差16.32μm.
即f(x)~N(91.76,16.32^2)。
及其图像
可得：在x=μ处的概率最大。也就是说，初音的头发直径最有可能是91.76μm（0.09176mm）.
现在可以进行计算了：
单根头发横截面积为π（0.09176/2）^2=0.006613（sqr.mm)；头发的线密度为0.006613/100*1.2432=8.2212*10^-5(g/cm)；带入刘海和马尾:(12376*18+173740*238)*8.2212*10^-5=3418(g)。一共是3.4千克多一点，将近有7斤。
现在让我来跑个题，自问自答一下这个问题——“头顶着3418克的重物是什么样的体验？”一顶鸭舌帽80克左右，3418克相当于43顶鸭舌帽。差不多是这个样子——
画面太美不敢想象……
文章作者：Shinnippori；文章原地址>>>