接上節《八年級物理第一課，教材中沒講的知識，你知道嗎？ 》，跟各位小夥伴們聊聊第二節《運動的描述》。與上節課相同，本文與大家聊聊，課本上涉及到了，但是沒有介紹的内容——時空。

回顧上節課，主要講的是長度和時間的測量、測量工具（直尺和鐘表）、方法測量及測量中的注意事項。直尺和鐘表向我們透露了如下的信息：

1.1、空間是平直的，即我們熟悉的歐式幾何空間，在這個空間中，所有的物體的輪廓描述都可以用幾何中的點、線、面來描述。這些點、線、面之間的關系滿足歐式幾何中的所有要求。

1.2、度量空間的辦法是選取一小段直線作為标定或者是是測量基準，其它的長度與這個标準之間做比較（除法），就可以得到這個标準長度的倍數，如果設長度基準為1，則這個倍數就是被測物體的長度。直尺就是這個數學原理。

1.3、時間測量的數學原理與直尺相同，也是選定一種容易獲得的周期性運動的一個周期，作為時間單位，用被測時間間隔與這個周期性運動的時間間隔之間做除法，求得的結果即測量到的時間。

1.4、時間與空間是各自獨立的，相互之間沒有影響。空間在三個維度中無限延展，而時間就像流淌的河水單向流動，無始無終。

初中物理，作為科學入門的第一課，應該适當傳播科學的精神，我這裡先強調一下科學的質疑精神。那麼前面的内容有需要被質疑的地方嗎？很顯然是有的，主要包括下面兩點：

2.1、空間真的是平直的嗎？當教程中把直尺作為測量工具的時候，其實就是默認了這個結果，即我們的空間就是歐式幾何中所描述的平直空間。從日常經驗的角度來說，這個假定是沒有問題的。但并沒有給出證明的過程，這是我們要注意的。如果我們同樣翻開八年級的數學書，我們會發現很多定理都跟着定理的證明，但物理書中沒有這個過程。

科學在早期發展過程中，經常會有這樣把經驗直接拿過來用當做公理的做法。物理學的發展說明，日常的經驗常常是有問題的，正是不斷發現真相的過程，推動了科學的進步。

等小夥伴們接觸了廣義相對論就會明白，空間并不是平直的，質量會引起時空的彎曲，隻是這個曲率非常小。甚至地球這麼大的星球導緻的時空彎曲，也幾乎與歐式幾何的平直空間重合。這就不奇怪，為什麼在科學不發達的時候，人們沒有發現時空彎曲現象了。

2.2、空間與時間真的是各自獨立的嗎？從測量時間的方法上看，利用周期性運動的等時性來測量時間。而運動都是在空間中完成的，斷然認為空間與時間沒有任何關系很顯然缺乏足夠的證據。

同樣的道理，在科學發展的早期，當時的技術條件還不能發現空間與時間的關系，這個關系同樣需要到廣義相對論出現以後，我們才能講得明白。

翻開教材我們可以看到，這節課主要是講了機械運動和參照物。書上對物體的運動介紹也很簡單，“物體的位置随時間的變化叫做機械運動”、“參照物就是判斷一個物體是運動還是靜止的時候，選取用來當做标準的那個物體”。

這樣的表述當然非常簡單，也便于初中生理解，現在讓我們把長度和時間的測量加進來，進一步理解一下這兩個概念的物理意義。

直尺和時鐘為我們提供了測量的工具，并且描繪出了一個三維平直空間，和一維單向時間這樣一個物體運動的舞台。按照初中物理對機械運動的定義“物體位置随時間變化”，我們可以用一個數學式子表示出來，即任何一個物體在這個舞台中都可以用一個函數f(x,y,z,t）來描述，其中x,y,z，為這個物體在空間中的坐标，t為物體所處的時刻。

我沒拿到全套的初中教材，不清楚八年級是不是學過三維坐标系，不過不要緊，我們把小學數學中的數軸概念帶到這裡借用一下。三維坐标系，就是用3個互相垂直的數軸來标記空間的一種辦法。數軸都有一個0點，在坐标系中就是這三個正交數軸的原點。

如果一個空間中隻有一個物體，我們很顯然無法判斷這個物體到底是靜止還是在運動。這就相當于在建立三維坐标系的時候，沒有給定原點位置一樣，這個坐标系也是無法建立的。參照物的作用就是如此，有了參照物，我們就可以通過比較兩個物體的位置來判斷物體的運動了，這個時候，也就相當于給出了三維坐标系中的原點位置。

通過本文的介紹，我們可以看出這樣一些内容，第一、數學和物理有很多重合的地方，數學是我們生活的空間和時間的抽象，是用來描述物理的一種工具；第二、物理學中有很多默認的假設，都沒有給出嚴謹的證明過程，等待我們未來去探索。

今天的課程就到這裡了，小夥伴們，這些教科書中沒有講到的點，你們都GET到了嗎？

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