認知物理學(xué)的底層邏輯——空間與時間觀2
物理量——物體的速度v
首先我們來復(fù)習(xí)一下上一講的知識，物體存在和運動變化的時間和空間是相互獨立的，互不影響。我們確定了m、t、X三個基本物理量。其中，物體的質(zhì)量是物體本身的屬性，與時間和空間無關(guān)，也與人的思維無關(guān)。時間和空間也是相互獨立的，被認為是客觀存在的。物體存在和運動變化時，時間和空間位置是存在的，并且一一變化。那么物體的速度是多少呢？
我們先來復(fù)習(xí)一下初中、高中關(guān)于速度的基礎(chǔ)知識。速度的定義是物體的位移與所用時間的比值，公式為v=x/t，單位為米/秒。速度的方向與位移的方向相同，是一個矢量物理量。速度的大小表示物體運動的快慢，是一個狀態(tài)量。速度分為平均速度和時間速度，平均速度表示運動的平均速度。瞬時速度表示物體經(jīng)過每一個位置或者某一時刻的速度，即V瞬時=△X/△t，是時間△t很短，趨近于0時的平均速度。
如果你有以下疑問，比如從公式中得知當(dāng)△t取不同值時，計算出來的速度會有很多個值，那么物體在那個位置是不是有多個速度值呢？如果△t趨近于零，那么如何測算出當(dāng)時的位移呢？如果△t等于零，就是時間軸上的一個點，對應(yīng)某一時刻，位移也應(yīng)該歸結(jié)為一個點，這時候公式的分母就是零，按照數(shù)學(xué)來說，瞬時速度也應(yīng)該為零。瞬時速度的本質(zhì)是什么？和位移有什么關(guān)系？和平均速度有什么關(guān)系？運動的速度到底是什么意思呢？下面就從認知物理學(xué)的角度來講講。
認知物理學(xué)認為，時空中運動的物體在改變位置時，位移X隨時間t而變化，物體與自身時空處于糾纏狀態(tài)，運動物體經(jīng)過某一位置（或某一時刻）時，物體與自身時空的糾纏程度和方向可以不同，也可以相同。設(shè)靜止?fàn)顟B(tài)下的速度v=0記為最小值（運動時空中無糾纏），光速C=3×108米/秒記為最大值（愛因斯坦廣義相對論的光速不變原理，運動物體的時空物體的瞬時速度表示其時空糾纏程度，物體的瞬時速度簡稱速度，速度慢說明該物體自身的時空糾纏度低，速度快說明該物體自身的時空糾纏度比較高。顯然，物體速度改變時，其時空糾纏度也改變，與位移量、時間量無關(guān)?？梢奦=X/t，是物體速度的時空情景模型公式，可以近似計算物體的速度，只適用于精確計算勻速運動情況下的物體速度，或在任何時空場景中。用V=X/t來確定物體在這段時間內(nèi)的平均速度。平均速度的方向與這段時間內(nèi)的位移方向始終一致。物體速度的大小由物體自身運動的速度決定，其方向則由物體在那一刻的運動方向決定。高中物理可以知道，如果物體做曲線運動，那么在某一位置的速度方向與曲線在該位置的切線方向一致。也就是說，在物體在時空存在和變化的過程中，它的位置X，時間t，速度v，三個物理量與物體m在每一時刻、每一處都是相對應(yīng)的，統(tǒng)稱為物體的狀態(tài)參數(shù)。物體的位移和時間是同時伴隨變化的，與物體的運動情況無關(guān)。當(dāng)然，對于具體的情況，比如勻速運動的物體，時間t按照時間本身的規(guī)律變化，位置勻速變化，速度v不變。即物體的時空糾纏被鎖定，物體的位移被拉緊到時間。情景公式為X=vt。至于勻速加速運動的情況高中物理的物理量，后面會講到運動學(xué)公式。這里先簡單介紹一下對加速度的理解。加速度的物理意義表示物體運動過程中時空糾纏變化的快慢。即加速度對應(yīng)的是物體時空的擾動。簡單來說加速度就是物體時空糾纏擾動的大小和方向。教材里提到的加速度就是描述變化快慢的物理量，具體見下一講。
綜上所述，上面關(guān)于物體的速度我們說了很多，可能感覺比較復(fù)雜高中物理的物理量，因為物體的速度是高中物理中很重要的一個知識點，是基本物理量之一。
1、速度是物體運動狀態(tài)的一個參數(shù)，速度是隨著物體運動的時間、空間而存在和變化的，也隨著加速度而變化，呈現(xiàn)出多種多樣的運動情形。
2、速度是一個矢量，速度的方向和物體在某一時刻的運動方向一致（曲線運動的速度方向是不斷變化的），某一時刻的速度方向只有一個，物體自身時空糾纏對應(yīng)的方向也是唯一的。確定速度的方法是讓物體從這一時刻（或位置）進入牛頓絕對時空，方向和物體的慣性運動一致，或者和物體在慣性運動過程中的位移一致，比如用砂輪磨削工件時，火花飛離砂輪的方向。
3、速度分為初速度v1和終速度v2，分別對應(yīng)一段時間t和一個位移X，兩個力矩t1和t2，兩個位置x1和x2。這六個物理量之間的基本關(guān)系構(gòu)成了質(zhì)點運動的基本結(jié)構(gòu)場景模型，可以計算平均速度，適用于所有運動過程場景分析。與加速度結(jié)合，可以推導(dǎo)出多個運動學(xué)公式，在物體問題分析中應(yīng)用廣泛。
4.用點停計時器來測量速度，以及速度的分解，動量的概念，動能的概念留學(xué)之路，這些后面會講到。
