速度是矢量吗

速度是矢量吗 速度是不是矢量

速度是矢量，有大小，有方向。

矢量是一种既有大小又有方向的量，又称为向量。

矢量是数学、物理学和工程科学等多个自然科学中的基本概念，指一个同时具有大小和方向的几何对象，因常以箭头符号标示以区别于其它量而得名。

直观上，矢量通常被标示为一个带箭头的线段。

线段的长度可以表示矢量的大小，而矢量的方向也就是箭头所指的方向。

物理学中的位移、速度、力、动量、磁矩、电流密度等，都是矢量。

与矢量概念相对的是只有大小而没有方向的标量。

在数学中，矢量也常称为向量，即有方向的量。

并采用更为抽象的矢量空间来定义，而定义具有物理意义上的大小和方向的向量概念则需要引进了范数和内积的欧几里得空间。

速度为什么是矢量为什么光速是绝对的，而速度是相对的？

人类对速度的理解并不是一蹴即至的，而是众多科学家经过漫长的思考和研究，一步步逐渐靠近真相的。

在古希腊时期，人类最早开始系统化地思考大自然时，以亚里士多德为代表的诸多自然哲学家们都认为，物体在没有受到外力影响的情况下都处于绝对意义上的静止状态；运动的物体也拥有一个绝对的速度。

也就是说，如果你面前放着一个铁球，它就是绝对静止的，除非你用手推它一把，它才会因滚动获得速度，且这个速度对任何人而言都是相同的，假如对你而言是10米/秒，则对所有人而言都是10米/秒。

这种所见即所得的理解方式可谓是最简单暴力的，但凭人类拙劣的感受器官，显然不可能如此轻而易举就“看见”宇宙的真相，这个想法最大的漏洞就是忽略了观察者自身的速度，也即我们如今所说的“参照物”或“参考系”。

参考系是一个简洁而伟大的顿悟！假如亚里士多德站在某个岛屿上，望着远处的一艘徐徐驶过的轮船，你问他坐在船舱里的人究竟是静止的还是运动的，不知他会如何作答。

而现在我们知道了，静置于轮船上的任何物体，相对于轮船本身而言是静止的，也即速度为0；但若相对于远处的岛屿而言，它们就不再是静止的了，而是在以与轮船相同的速度和方向运动，也即速度大于0。

换言之，物体的速度会因参照系不同而不同。

这一现象很好地证明了以我们的感官来定义物体的运动状态是极不靠谱的，只有超脱直观感受，采用更科学的方法才能真正参透物体的速度——那便是引入参照系的概念对速度做出客观理解。

换一种方式来表达，定义速度绝不能脱离参考系，否则就会失去物理意义；同时，世间万物都可以当做参考系来定义某个物体的速度。

这一顿悟使人类对速度的理解获得了质的飞跃，人类借此明白了宇宙中不存在绝对的静止或运动，一切速度都是相对的。

无论速度为0亦或是100米/秒，都只针对某些特定的参照物成立，换成别的参照物时就不一定成立了。

如今我们把这套理论称之为“相对性原理”。

至此，我们似乎已经把“速度”这个概念彻底参透了，然而再伟大的认知也难免会有翻车的时候，当遇到某个不仅超出人类的观察能力，甚至彻底超出了人类理解能力的事物时，新的问题就出现了。

光让世间充满了光明，同时也带来了黑暗。

自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说：让牛顿去吧！于是一切都被照亮。

英国诗人亚历山大·蒲柏的这首诗，高调地赞扬了牛顿为人类科学做出的伟大贡献，但蒲柏完全没有想到的是，正是照亮一切的光芒，让科学再次陷入了无尽的黑暗中。

当人类开始尝试着理解光的时候，一个又一个的难题便接踵而至了，首当其冲的一大难题就是光究竟有没有速度？在我们的直观感受下，光总是在一瞬间就能填满整个空间，速度之快让科学家们极难测量出光线从光源到达终点是否需要耗费时间。

伽利略、罗默、牛顿、惠根斯、迈克耳孙等科学巨擘耗费了很大精力，才终于求证出光无法瞬间到达终点，而是具有速度的，并且测量出了光的速度大约为30万公里/秒。

随之而来的更棘手的问题是，30万公里/秒的速度是相对于什么参考系而言的呢？一开始，人们坚信光速与别的速度无异，同样会因参考系的不同而不同，直到詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪建立起一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程之后，灾难便降临了。

麦克斯韦方程组预示了电磁波的存在，同时还推导出了电磁波在真空中的传播速度与光速完全一致，且这个速度针对任何参考系而言都是相同的。

换句话来说，光本质上就是一种电磁波，它以电和磁相互转换的方式向前传播，且真空中的光速是恒定不变的，无论你站在原地不动，还是本身就在以10万公里/秒的速度奔跑，真空中的一束光相对于你的速度始终都为30万公里/秒。

这个结论完全颠覆了人类的认知。

按照常识来理解，假如我以10万公里/秒的速度与一束光同向奔跑，这束光的速度相对于我而言就只有20万公里/秒了，怎么可能始终保持30万公里/秒不变呢？针对这个矛盾，最容易想到的原因自然是麦克斯韦方程组错了，然而当科学家们绞尽脑汁用各种实验来验证时，结果都显示麦克斯韦完全正确——光速确实始终不变！这个明明违背了常识，却又不断被实验所证明的诡异现象，让当时所有物理学家全都一筹莫展，谁也想不出究竟哪里出了问题。

也正是为了化解这个世纪难题，一篇意义非凡的论文——《论动体的电动力学》应运而生了，它的作者是伟大的犹太籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦。

这篇论文的标题可能会让许多人感到陌生，但它的另一个名字——《狭义相对论》必定让你感到如雷贯耳。

在《狭义相对论》中，爱因斯坦针对光速不变原理和相对性原理之间的矛盾，提出了一个石破天惊的解释：时空本身就不是绝对的，而是相对的。

时间的长短在不同的参考系中会有所不同，假如我站在地球上，而你坐在50%光速的飞船上旅行，则你的时间会流逝得更慢——当飞船上的时间流逝了5分钟时，地球上流逝的时间远远超过5分钟。

这是由于速度会将时间“拉长”，在高速度的参考系中，1秒的长度大于低速参考系中的1秒，这个现象被称为“时间膨胀效应”，是《狭义相对论》中的重要理论，如果展开描述的话篇幅太长。

总而言之，由于时间的长度会发生变化，因此虽然我们从两个参考系测量同一束光，它的速度都是每秒30万公里，但这两个参考系中的1秒的长度却是不同的，于是光速不变和相对性原理之间的矛盾也就被调和了。

用一个颠覆常识的理论来解释一个颠覆常识的现象，这便是爱因斯坦的聪慧之处，更令人惊叹的是，大量现实观测、实验和计算印证了时间膨胀效应的正确性。

也就是说，在低速状态下，由于时间膨胀效应微小到无法察觉，因而速度的相对性就被凸显出来了；而在趋近于光速的状态下，时间膨胀效应被凸显出来了，而速度的相对性则不再明显了。

这就是目前科学界对于光速不变原理的最主流的解释。

不论哪个惯性系，测量光的速度，恒定为c.因此，说它是绝对的。

有质量的物体的速度，必然是相对于某个参考系才能定义，所以，我们说速度是相对的。