前幾天發(fā)了一篇文章《怒了：馬赫是比值不是單位？到底是誰讀書讀傻了？》，沒想到炸出一大堆九漏魚，回復(fù)里面各種奇葩觀點。

其實這件事不怪大家，而是應(yīng)該怪我們的教育體系。

很遺憾的一件事情是——其實大家在初中所學(xué)的物理根本就不是講初中物理的。但是初中的物理老師在教課的時候，往往沒在事先和大家說明這一點。當(dāng)然了，如果初中老師在講物理的時候，告訴學(xué)生他所講的這門課實際上都是糊弄大家的，考試也就沒辦法考了。

初中兩年物理課的教學(xué)核心從本質(zhì)上就是通過物理這個命題培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會物理上定量和定性的思維方式，和真正的物理差的相當(dāng)遙遠(yuǎn)。如果按照其他學(xué)科，例如英語來說，整個初中兩年的物理課其實只教了“ABCDE”五個字母，離流利的說英語還差的很遠(yuǎn)，離真正的英語寫作還差的超級遠(yuǎn)。

說回聲速的問題，學(xué)生（也是我們大多數(shù)人）接觸聲速的時候，是在初中二年級。W君特地翻了一下人教版的八年級物理課課本。統(tǒng)共介紹聲速的內(nèi)容不到一頁。

只說了聲速的大小和介質(zhì)有關(guān)還和溫度有關(guān)，在15攝氏度的時候，聲速是340米/秒。

由于初中物理要考試，因此聲速的概念就一直被反復(fù)強調(diào)，正所謂謊言說1000遍就成了真理。于是聲速340米/秒也就深入人心了，但是沒有注意的是初中物理課本上所寫的15攝氏度。

如果將聲波的特性面面俱到的都考慮到，然后再去考一個初中的孩子，難免也有一些欺負(fù)小孩的嫌疑了。因此我們的初中教育也就是這么敷衍了。

W君專門去美國看了下美國初中生的物理網(wǎng)課，一看嚇一跳，其實美國的初中生物理課比咱們還敷衍。

根本就沒有講聲速的問題，聲音是一種機械波的概念在《波》這一章給出了講解，但是也就是以一種機械波的形式簡要的一句話帶過。而且他們的初中物理基本上沒有任何計算的過程，都是在講概念。

回過頭看，我們的初中物理還是有些許的復(fù)雜。但也正是因為這種復(fù)雜導(dǎo)致了大家的物理概念其實比美國初中生的物理概念更加混亂。只是我們的“考試能力”要比其他國家的初中生更強一些罷了。

至于F=ma的概念這是美國高中物理的內(nèi)容。

美國的物理，真正的進(jìn)入計算階段需要到大學(xué)課程中，在那個時候，學(xué)生基本上就掌握了代數(shù)和微積分等數(shù)學(xué)工具。理解起真正的物理也會比咱們更強一些。

回到咱們的標(biāo)題：馬赫是什么？馬赫是物體表面流體速度和聲速的比值。為什么說馬赫不能作為速度計算單位呢？原因在于聲速本身是變化的。不同高度，不同溫度聲速都會有巨大變化。例如北京和上海之間的距離是1328公里。如果我們按照初中物理的概念，340米/秒的聲速，大約需要65分5秒，我們就可以在一倍聲速的速度上飛到上海（直線勻速飛行）。

但是，這時候如果有個人問你三倍音速的SR-71從上海飛到北京需要多少時間呢？

按照初中的常規(guī)回答就是65分5秒除以3=21分36秒。

那么這個答案對不對呢？正確的答案是——24分11秒。這就比咱們按照初中的三倍音速計算慢了將近三分鐘。原因也在就于在3萬米高度飛行的SR-71雖然飛行速度是三倍音速（馬赫3）但這時候SR-71所在空間的聲速只有305米/秒。和海平面15攝氏度的聲速差了一大截。

在最終時間表現(xiàn)上就差了2分35秒。所以按照21分36秒的時間點來看，SR-71還在141公里之外，基本上也就是在天津上空。

所以，馬赫這種和聲音做比例的數(shù)值并不是速度單位，原因就在于他對速度的描述根本不能用來計算走完一個單位距離的時間。速度是物體在一段時間t內(nèi)位移r對的位移和時間的比值，位移的距離和時間都是標(biāo)量，1秒就是一秒，1米就是1米不會因為外界環(huán)境的變化而改變。因此速度就是一個可以寫成千米/時或者秒/米的單位，例如車子的速度是60千米/時。而馬赫數(shù)怎么寫單位呢

1馬赫（假定聲速為320米/秒）這就得用小括號里面寫條件的方法來做了，也就失去了現(xiàn)實意義。

馬赫數(shù)是怎么測的呢？

以戰(zhàn)斗機為例

在戰(zhàn)斗機上都有一個空速管（皮托管，pitot）。這是利用伯努利原理的一個測量儀器。方程說的是氣體流動的速度和壓力之間的關(guān)聯(lián)性問題。

動壓和靜壓的比可以來計算空速。但是你會看到這個“速度”是一個V2，

其實這個數(shù)值還有更簡單的表示方法也就是——

公式中的M是啥呢？這就是馬赫數(shù)。

馬赫數(shù)在飛行過程中對速度有意義嗎？其實并沒有。

如果你聽過航空管制臺的通訊，你會聽到很多飛行員要求管制臺報地速。這個事情其實就很有意思了。飛機在天上飛，你要相對于地面的速度是幾個意思呢？

實際上這才是最準(zhǔn)確的描述飛機飛行的速度指標(biāo)，依靠地面上的雷達(dá)經(jīng)過測速換算才可以以大地作為參考坐標(biāo)系做出飛機的速度判斷。

至于空速，這件事有點類似于航海了，飛機在飛，同時空氣中的氣流也在運動。即便是最準(zhǔn)確的空速也不能表示飛機相對于地面的真實速度。例如飛機在俯沖的時候空速極大，但地速接近于零。

因此你作為乘客在飛機看到的速度指標(biāo)其實也是地速（Ground Speed）。

而空速，更多的是對飛機的控制進(jìn)行參考，例如知道飛機的飛行包線，避免飛機的失速，都是參考空速的。

本質(zhì)上速度的不同其實來自于參考系。

而空速指標(biāo)之一的馬赫數(shù)，則是有另外的用途，它的最大作用就是讓飛行員和飛控系統(tǒng)更好的控制飛機的氣動部件。這就有點類似于咱們路上的標(biāo)記線。

例如馬路上的一條黃線，它告訴司機車道的區(qū)分，并不以道路的寬窄作為絕對參考。而飛機馬赫數(shù)也是這樣，并不以當(dāng)前空中空氣的聲音速度快慢為參考，只看速度是聲音的倍數(shù)。

舉個例子：

例如飛行器飛行的時候馬赫角的計算：

公式為 u=arcsina（1/Ma），我們只需要將馬赫數(shù)的倒數(shù)放入arcsin函數(shù)中就可以計算出馬赫角的大小。而不需要u=arcsina（當(dāng)前聲速為/當(dāng)前空速）。

在飛機設(shè)計和真實飛行的時候都是依靠馬赫角度的計算來避免飛機的結(jié)構(gòu)解體和進(jìn)行必要飛行控制的。