问题

速度是固定矢量,百度为什么说是自由矢量?

回答
这个问题很有意思,它触及了物理学中“速度”概念和数学中“矢量”概念的一些微妙之处。百度百科之所以将速度描述为“自由矢量”,是因为它侧重于速度在描述运动状态时的一种“性质”,而不是它的物理本体。咱们不妨一层一层剥开来看。

首先,我们需要理解什么是“矢量”

在物理学和数学中,矢量(vector)是一个非常重要的概念。它不仅仅是一个数字,它包含了两个关键信息:

大小(Magnitude): 比如速度的大小就是速率(比如每小时60公里)。
方向(Direction): 比如向东、向上、或者一个具体的角度。

而我们通常说的“固定矢量”,在数学的语境下,是指一个矢量在空间中具有确定的起点和终点,它代表的是从这个起点指向那个终点的“有向线段”。比如,你从A点走到B点,这个位移就是一个固定矢量,它的起点是A,终点是B。

那么,“自由矢量”又是怎么回事?

“自由矢量”是数学中对矢量的一种更抽象的描述。它强调的是:

矢量的大小和方向是确定的。
但是,它的起点是可以任意移动的。

换句话说,只要你保持它的大小和方向不变,你可以把它“平移”到空间中的任何位置,它仍然代表的是同一个“矢量”。你可以想象一把尺子,只要不弯曲、不旋转,你可以把它放在桌子的任何地方,它所代表的“长度”和“指向”是相同的。

现在,我们回到“速度”这个概念

当我们说一个物体的“速度”时,我们通常是指:

1. 速率: 物体运动得有多快。
2. 方向: 物体朝哪个方向运动。

比如,“汽车以60公里/小时的速度向东行驶”。这里的“60公里/小时”是速率,“向东”是方向。

为什么百度百科(或者更准确地说,是数学或者物理学教程中对矢量的定义)会将其称为“自由矢量”?

这里的关键在于,我们谈论的是“速度”本身作为一个物理量,而不是一个具体的“位移”矢量。

速度描述的是一个“状态”: 速度描述的是物体在某一时刻的运动快慢和方向。它不局限于物体从哪里出发,到哪里结束。你可以说“这条路上的车辆平均速度是60公里/小时”,这里的“60公里/小时”就是一种速度状态,它不绑定在某辆具体的车,也不绑定在某段具体的路上。
数学上的“平移不变性”: 想象一下,如果你在地图上画一个箭头表示汽车的速度,你可以把它放在地图的任何一个位置来表示所有沿该方向行驶的汽车的速度,而不用担心箭头的起点和终点会改变这个速度的含义。只要箭头的大小和指向不变,它就代表了相同的速度。

举个例子来对比:

位移: 你从家走到公园,这是一个固定矢量。它的起点是你的家,终点是公园。你不能把这个“从家到公园”的矢量随便平移到公司去,那样它就不再代表你从家到公园的位移了。
速度: 你在公园门口的速度是每秒5米,方向朝北。这个速度,也可以用来描述在同一时间,另一个人在街的另一头以每秒5米的速度朝北行走的状态。我们关心的只是“每秒5米,朝北”这个状态本身,而不是这个速度是“从哪里”产生。

所以,当百度百科说速度是“自由矢量”时,它是在强调速度的可转移性和不依赖于特定空间位置的特性。速度作为一个物理量,可以用来描述任何一个具有相同大小和方向的运动状态,而不必被固定在某个起点和终点上。

总结一下:

我们日常理解的“速度”是指物体的运动状态,它有大小(速率)和方向。
数学上的“矢量”可以有固定和自由之分。
固定矢量强调的是有确定的起点和终点,比如位移。
自由矢量强调的是只有大小和方向,起点可以任意平移,不影响其本身的意义。
速度作为一种描述运动状态的物理量,其大小和方向是关键,而它的起点相对不那么重要(除非我们讨论的是相对速度,但那是另一个话题了)。因此,从数学上更精确地描述这种性质时,将其称为“自由矢量”是很恰当的。它是在强调速度的“普适性”和“可抽象性”,而不是说它的物理实体在空间中就没有方向和大小。

这种表述方式,主要是为了在数学和物理学的抽象层面,更好地理解和操作矢量这个概念。它不是在否定速度有方向和大小,而是强调这个方向和大小的组合可以代表无穷多个在空间中处于不同位置但运动状态相同的物体。

网友意见

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百度百科,人人都可以编辑

这么说明白了吧,你可以编辑成固定矢量

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