强推成功人士最爱的《物理学思想概论》，值得一读再读！(2)

于是,作为表征物体运动快慢物理量的平均速度成了与实验测量条件有联系的“因人而异”的一个物理量,这样的描述归根到底停留在经验层次上,缺乏一般性,无法揭示运动快慢的本质规律。
为了建立对质点运动状态的一种普遍性的本质描述,以使这样的描述完全不依赖于实验的测量,牛顿突破了测量时对位移大小和时间间隔的选择以及测量的下限,提出了这样的假定:当物体经过的位移大小和时间间隔变得无限小时,它们两者的比值就趋近于一个极限,这个极限就是物体的即时速度。类似地,当物体在两个时刻的速度之差和时间间隔变得无限小时,它们两者的比值就趋近于一个极限,这个极限就是即时加速度,显然,它们分别就是平均速度和平均加速度相应的极限:
因此,通常说的物体的速度和加速度(实际上是即时速度和即时加速度)从来都不是从测量中得到的,它们一开始就是作为假设提出的。从这个意义上说,运动学的理论与后面提到的动力学理论一样都是牛顿作为公理提出来的,公理性的思想是贯穿于牛顿力学始终的重要的物理学思想。
1.1.4 从运动轨迹到“s‐t图”和“v‐t图”的图示以及朴素的时空观思想
时间在中学物理中是作为一个物理量引入的,中学物理课程的一个重要教学内容就是要求学生理解路程‐时间图线和速度‐时间图线。这里的“理解”具体表现为学生应该学会由物体实际的运动画出上述图线或由上述图线得出物体实际运动轨迹。这样的读图学习对中学生学习物理的意义在于,在数学上,这是从代数问题的表述到几何问题表述的转换;在物理上,这样的转换可以对计算带来某些方便,例如,从速度图线上可以由相应面积的数值来得出路程的大小等。
然而,从大学物理层次上看这样的图示法有着比中学物理更深刻的关于时间和空间的思想含义。
从物理学的发展史看,对时间和空间的认识始终贯穿在力学乃至整个物理学的发展过程中。不少中学或大学的物理教科书在第1章都会提到“时间和空间”,表1.1和表1.2就是目前人们已经能测量到的关于时间尺度和空间尺度的数量级。因此,建立关于时间和空间思想的认识在物理学中有着重要的地位。
摘自:费曼R P.费曼物理学讲义.第1卷.上海:上海科学技术出版社,1983,43
表中“?”的出现表明在这个范围内目前还缺乏认识。
在大学物理课程中,时间t是作为参数出现在微积分的表示式中的。例如,通过位移对时间变量求导可以依次得到速度和加速度,反之,由加速度通过对时间变量积分可以依次得到速度和位移,由此可以建立一系列运动学公式。一般地讲,运动学得出的路程、速度和加速度表示式都是时间的函数,因此,任何物体的运动变化都是用空间和时间来度量的。既然包含空间和时间,运动学公式作为用数学符号表述的物理概念,实际上已经渗透了时间和空间的思想。