四维速度是狭义相对论中基于四维时空坐标构建的协变矢量，定义为四维坐标矢量对固有时的导数，其空间分量与三维速度相关联，时间分量与相对论性因子相关。该物理量具有洛伦兹不变性特征，其模长恒等于光速平方，并与四维加速度保持正交关系。在理论应用中，四维速度作为构建四维动量的基础，可导出质能方程，同时是电磁理论协变表述的核心要素，通过四维电流密度矢量和电磁势张量实现电荷守恒定律的参考系不变性表达。

四维速度由四维时空坐标对固有时的导数严格定义，其分量形式为，其中为相对论性因子，为三维坐标系中的经典速度矢量。该定义通过固有时微分保证其在任意惯性参考系中的协变性，与经典速度概念形成几何化扩展。

通过计算四维速度的内积可得，这一恒等式表明四维速度的模长在所有惯性系中保持光速平方不变，揭示时空几何的本质约束。同时，四维速度矢量与四维加速度矢量间存在严格正交性，即，这是相对论动力学区别于经典力学的重要特征。

将四维速度与静止质量m_0相乘后得到四维动量，其时间分量对应相对论总能量，空间分量对应三维动量。由此可直接导出质能方程，统一能量与动量的相对论关系。

在经典电动力学中，四维速度通过四维电流密度矢量建立电荷密度的协变表达式，使电荷守恒定律具备参考系普适性。通过四维电磁势构建的达朗贝尔方程，以及电磁场张量，均依赖四维速度表征带电粒子运动状态。

四维速度的时空分量在洛伦兹变换下遵循与四维坐标相同的变换规则，这一特性确保物理定律在不同惯性系中的形式保持不变。通过分析四维速度的变换矩阵，可导出相对论速度叠加公式，修正经典伽利略速度合成规则，证实光速不变原理与相对性原理的自洽性。

在狭义相对论教学中，四维速度作为连接时空几何与物理规律的枢纽概念，其教学有助于理解四维矢量的协变属性，建立相对论动力学的整体框架。通过对比三维速度与四维速度的微分定义差异，可直观展现固有时与坐标时的物理内涵区别。