科學(xué)常識(shí)種種3：何謂參考系

參考系，又稱(chēng)參照系、參考坐標(biāo)，是描述一系統(tǒng)在空間中運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系統(tǒng)。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)研究物體的位置變動(dòng)，只有相對(duì)于特定的物體或者物體系而言才有意義。這種特定的物體或物體系叫做參照物，與之相固連的三維空間叫作參照空間。在參照空間內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)還需要一組與三維空間相固連的坐標(biāo)系與之對(duì)應(yīng)，以用來(lái)確定物體位置的坐標(biāo)。除此之外，還要有一個(gè)用于計(jì)時(shí)的鐘。

參照物，參照空間與鐘統(tǒng)稱(chēng)為參考系。通常習(xí)慣只將參照物稱(chēng)為參考系，參照空間與鐘為不特別指出的默認(rèn)輔助參考系。

一個(gè)物體相對(duì)不同的參考系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。若用速度描述物體相對(duì)某參考系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)椴煌瑓⒖枷档倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，即參考系之間有相對(duì)速度，則物體的速度大小不同。參考系之間速度相同或者說(shuō)沒(méi)有相對(duì)速度時(shí)，對(duì)于不同的參考系來(lái)說(shuō)物體的速度相同。

為什么參考系之間有相對(duì)速度，物體的速度就不同？因?yàn)椴煌俣鹊膮⒖枷抵g，物體在相同時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的空間不同。

為什么在不同參考系中，物體所經(jīng)過(guò)的空間距離不同？這與我們以速度描述運(yùn)動(dòng)有關(guān)。如果以度速描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么在不同的參考系之間，在相同的空間距離內(nèi)，物體停留的時(shí)間不同。

日常生活中，速度和速率幾乎是同義的。然而在物理學(xué)中，速度和速率是兩個(gè)不同的概念。速度是矢量，具有大小和方向；速率則純粹指物體運(yùn)動(dòng)的快慢，是標(biāo)量，沒(méi)有方向。舉例來(lái)說(shuō)，假如一輛汽車(chē)以60千米每小時(shí)的速率朝正北方行駛，那么它的速度是一個(gè)大小等于60千米每小時(shí)、方向指向正北的矢量。物體的瞬時(shí)速率等于瞬時(shí)速度的大小，而平均速率則不一定等于平均速度的大小。