人在橋上走，橋流水不流

于佳卉

摘 要 運動廣泛存在于我們的生活之中，小到微觀世界中分子、原子的運動，大到宇宙中星球的運動。正是豐富多彩的運動造就了我們充滿生機與活力的生活。認識了解運動，是認識了解世界的基礎。參考系是運動的描述中的重要基礎，靈活掌握參考系，有助于我們更富有層次的認識運動，了解世界。通過“人在橋上走，橋流水不流”這句詩，讓我們共同步入參考系的神秘世界。本文就將從參考系在運動描述中的重要作用、參考系的定義、參考系的性質以及參考系的選取原則等多個方面帶領大家全面認識參考系。

關鍵詞 參考系 運動的描述 作用

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A

0前言

我們生活在一個環繞著運動物體的世界，我們的周圍也充斥著各種各樣的運動。正是這些運動使得我們的世界生機勃勃，欣欣向榮。無論是宏觀還是微觀，運動都廣泛地存在于我們的生活之中，為我們的生活帶來了活力。

我們生活的蔚藍色美麗星球在時刻環繞著太陽公轉，地球也在一刻不停的自轉，在地球周圍還有月亮以及人造衛星的運動，宇宙中可望不可即的運動促使我們感嘆人類的渺小。高鐵在軌道上馳騁，飛機在天空中翱翔，使我們早上在北京晚上到西雅圖不再是夢。河流川流不息，晶瑩的雪花從空中飄落，落葉隨風飛舞，大自然用運動展示著它的寧靜與壯闊。在溫水里放入一勺糖，可以得到一整杯的糖水，一桌豐盛的飯菜散發著令人垂涎的香氣，看似微小的運動也在不知不覺間帶給我們生活中無數的驚喜。

我們生活在運動的物體之中，運動為我們的生活增加了生機與色彩。既然周圍存在著如此之多的運動，那么掌握對運動的描述方式，對我們來說就具有重要的意義，也成為我們認識、描述世界的重要基礎。

1參考系在“運動的描述”中的重要作用

“運動的描述”安排在高中物理的起始部分。隨著對于“運動的描述”的學習，實現了從初中物理到高中物理的跨越。運動的描述，在高中物理學中處于基礎地位。在我們日常的應用中，也有著廣泛的應用。因而，對于“運動的描述”的學習，不僅有益于我們對于高中物理基礎知識概念體系的建立，而且也為我們探索生活與世界奠定了堅實的基礎。

參考系則是 “運動的描述”的重要基礎。同樣的一種運動形式，選擇不同的參考系就會得到完全不同的結果。參考系是為了對物體進行“運動的描述”而選擇的假定不動的物體建立的基準體系。通過比較要描述物體與假定不動物體的相對關系來描述物體的運動。因而對于同一個物體的運動，選擇不同的參考系就會得到不同的“運動的描述”的結果。關于物體運動描述的奧秘，古代人們早已發現，并將其巧妙地融入到四句禪詩之中。

空手把鋤頭，步行騎水牛，

人在橋上走，橋流水不流。

上面這四句禪詩，是南北朝時期的一位禪師的所描述的禪詩，這個禪師主要描述的是他所觀察體悟的事物相悖的禪理。這個是禪師從較高的境界來看待世界，希望我們從差別中認識平等，從動亂中認識寂靜。從最后兩句，“人在橋上走，橋流水不流”看似不同于常理的描述中，就充分體現了參考系在“運動的描述”中的重要作用。

從常識來看，我們通常認為橋是不動的，而水是流動的。這種常識認識世界的行為是建立在以大地為參考系的基礎上進行的。我們通常認識世界，描述運動是都是以大地作為參考系描述的。因而，感覺不到參考系存在的重要意義。而當詩中將其特別提出，并且不按照常識來選擇參考系的時候，我們就會意識到參考系存在的重要意義。

同理，我們將相對于大地不動的物體選為參考系的時候，也是符合我們對事物運動的通常認識的。汽車在馬路上飛馳，河流川流不息，高山巍峨肅立等等，是我們感知世界的常態。而我們對于世界的基本認識就是建立在將大地選為參考系的基礎上的。又比如說，這首詩的倒數第二句“人在橋上走”。很顯然，這是將橋選為參考系，假設橋是不動的，而人在橋上運動，即形成了在橋上走的這個動作。由于橋是相對于大地也是不動的，所以這符合我們對于運動的通常認識。在讀到“人在橋上走”時，感覺到十分自然。

但讀到“橋流水不流”時，給我們的感受就有些不同于通常狀態下的認識。在這首詩的最后一句，不同于我們通常選擇參考系的形式。即不將大地選為參考系，而是將水作為參考系來描述橋與水的運動。當將水選為參考系的時候，水是被假定不動的，因而橋相對于水是運動的，而水相對于水是不動的。從而，在將水選為參考系的情況下，就形成了“橋流水不流”的描述。再比如，在上面提到的例子中，“汽車在馬路上飛馳”很顯然是將大地選為參考系，因而汽車的運動狀態為飛馳，若將汽車內的司機選為參照物，那么對汽車的描述就為靜止。“河流川流不息”若以隨河流漂流的樹葉為參照，那么河流則表現為靜止。“高山巍峨肅立”，若以向著高山方向行駛的汽車為參照，則可以描述為高山向著汽車運動。

通過上面的描述，我們認識到參考系選取的不同帶來“運動的描述”的奇妙與不同之處，下面將從參考系的定義、參考系的性質以及參考系的選取原則這三個方面，對參考系進行詳細的介紹。

1.1參考系的定義

參考系，又稱參照系、參照物，是一個物理學名詞，它是指研究物體的運動的時候所選擇的參照物體。參考系可以分為慣性參考系和非慣性參考系。這里的分類依據是牛頓定律在參考系中是否成立。牛頓定律在參考系中成立的參考系成為慣性參考系，慣性參考系也是高中物理中討論的重點。而慣性定律在參考系中不成立的參考系稱為非慣性參考系，非慣性參考系不作為高中物理的研究對象。因而在下面的討論中，我們所提到的參考系大多是指慣性參考系。

為了用數值描述一個物體的位置，可以在參考系上設置坐標系，稱為參考坐標系。當我們在進行運動的描述時，參考系和參考坐標系是可以任意選擇的。但是同一個物體的同一個運動，在不同的參考系和參考坐標系中的表現形式是不同的。通常需要按照問題的實際情況來選擇合適的參考系和參考坐標系。

參考系的選擇直接影響物體運動的表現形式，因而在進行參考系選擇時要充分考慮實際的應用情況。另外，同一運動在不同參考系中具有不同表現形式，也被充分利用在慣性導航中。慣性導航廣泛用于運載體的導航中，為運載體提供實時的姿態、速度以及位置等導航信息。慣性導航是最為基礎也是應用最為廣泛的導航系統，為我們的生產生活帶來了極大的便利。慣性導航系統正是利用同一運動在不同參考系中描述不同，并且不同參考系之間還存在相互聯系的特點。利用這一特點，為描述物體導航信息提供了重要的依據和基準。

1.2參考系的性質

參考系主要有四個主要的性質，主要包括：標準性、任意性、統一性和差異性。這四個性質是參考系的基本性質，為參考系的選擇與建立提供了重要的依據。下面將對這四個性質進行簡要介紹。

標準性：用來做參考系的物體都是假定不動的，被研究的物體是靜止還是運動，都是相對于參考系而言的。任意性：參考系的選取具有任意性，但應該以觀察方便和運動的描述盡可能簡單為原則。統一性：比較不同的運動的時候，應選擇同一的參考系。差異性：同一運動選擇不同的參考系，觀察結果一般不同。例如，考慮坐在車上的乘客的運動情況，當以地面為參考系的時候，乘客是運動的，而以車為參考系的時候，乘客是靜止的。

1.3參考系的選取原則

上面我們提到了，參考系的選取是任意的，但是應該以觀察的方便和是運動的描述盡可能簡單為原則，當我們研究地面上的物體時，通常將地面選為參考系。當一般題目未注明的情況下，都是將地面選為參考系。參考系的選取原則包含下述3個方面：首先，參考系是為了描述物體的運動而人為選定的參照物體，參考系可以是不動的，也可以是變速運動的物體;其次，參考系的選擇是任意的，但是應該以觀察的方便和是運動的描述盡可能簡單為原則，當我們研究地面上的物體時，通常將地面選為參考系;最后，對于統一物體的運動，所選取參照物不同，對它的描述就會不同。運動是絕對的，靜止是相對的。

“空手把鋤頭，步行騎水牛，人在橋上走，橋流水不流。”古代人民用四句禪詩總結了生活感悟和人生智慧。短短的四句話，描繪了參考系的選擇在“運動的描述”中的重要作用。同樣的運動在不同的參考系中會有不同的表現形式。運動為生活增添了活力，帶來了色彩。運動的描述蘊含著豐富的奧秘和人生哲理。作為高中物理的起始，為我們奠定了堅實的基礎。也為我們認識世界，描述世界提供了基準。同時，也讓我們感受到了生活中的物理帶給我們的神奇與奧秘。

2結語

本文僅僅圍繞“空手把鋤頭，步行騎水牛，人在橋上走，橋流水不流。”這四句詩探尋了參考系在運動描述中的重要作用。看似不同于常識的描述，實質上蘊含著高中物理中，參考系的選取的重要知識點。同樣的運動，選擇的參考系不同，就會得到截然不同的運動描述形式。通過本文，帶大家一起回顧了參考系的定義、參考系的性質、參考系的重要作用以及參考系的選取原則。掌握了這些就為運動的描述奠定了重要的基礎。同時也為高中物理的學習打下了堅實的基礎。