强推成功人士最爱的《物理学思想概论》，值得一读再读！(4)

在经典绝对时空观中与物体宏观运动相联系的绝对时间和绝对空间互相独立,绝对的空间延伸和时间的延续性是相对于绝对坐标系而言的,与物体的运动无关。牛顿提出的绝对空间的定义是:“绝对的空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”;牛顿提出的绝对时间的定义是:“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,由于其本性而在均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。它又可以名为‘延续性’:相对的、表观的和通常的时间是延续性的一种可感觉的、外部的(无论是精确的或是不相等的)通过运动来进行的量度,我们通常就用诸如小时、日、月、年等这种量度以代替真正的时间。”
显然,人们在日常生活中无法感觉到“绝对空间”和“绝对时间”,因为在人们生活和生产实践中,实际测量运动经历的时间时隔和物体的长度一定是相对于某个选定的坐标系而言的,因此,人们获得的时空认识只不过是对相对位置、相对时间和相对运动的认识而已,不属于牛顿的绝对时空观。
这就表明,日常生活经验可以提供人们对“时空”的某些认识,但是只有物理学才能使我们从感受到的“时空”开始,更深刻地认识物理学的“时空”之理。“时空观”是物理学的一个重要的思想。物理学的每一步发展都会涉及对“时空”的认识,20世纪初以爱因斯坦创立相对论为标志的物理学革命就是以牛顿的绝对“时空观”作为一个重要的“突破口”的。
由此再一次看出,大学物理的运动学不是除了微积分外对中学物理内容的简单的重复,而是把运动学的理论建立在比中学物理更加深刻的物理图像和物理学思想上,从直观的空间运动入门逐步引导学生在学习物理知识的过程中学会构建物理学的时空图像和建立描述物体运动的相对性物理学思想,同时为以后学习近代物理的相对论时空观打下思想基础。
1.1.5 从“基本量”到“导出量”的引入以及对物理量的分类思想
运动学和动力学中有众多的物理量,例如,先有运动学中的位移、速度和加速度,然后有动力学中的动量,后来又有功、动能和势能等物理量。中学物理只是要求学生掌握这些物理量以及它们之间的关系并学会解题。而大学物理除了仍然给出这些物理量的定义外,还把对运动的分类思想从力学开始引入了大学物理课程。
力学中的物理量可以分为基本量和导出量。力学中的基本物理量是时间、长度和质量,相对于基本物理量,其他力学物理量就是导出量。打开物理学力学的第一页往往就是对力学基本量的数量级和度量单位的介绍。运动学是从确定质点空间位置和位置随时间的变化开始的,量度这些位置及其位置的改变的物理量就是长度和时间,而在动力学中量度物体惯性的就是质量。这些量之所以被称为基本物理量,是因为它们首先可以“通过自身单位标准的重复”来测量,并且可以用这样的基本量来量度其他物理量。其次因为它们是客观的,并且是独立于观察者个人的思维状况的;只要用这样三个基本量的组合就可以充分表述其他的力学物理量。例如,对长度的测量实际上是通过长度的标准单位——1“米”进行的;对时间的测量也是有了标准时间单位1“秒”的定义以后,才能对时段作出长短的比较。