Scară macroscopică

Scara macroscopică este scara de lungime pe care obiectele sau fenomenele sunt suficient de mari pentru a fi vizibile cu ochiul liber, fără instrumente optice de mărire. Este opusul scării microscopice.

Prezentare generală

Când este aplicată fenomenelor și corpurilor fizice, scara macroscopică descrie lucrurile așa cum o persoană le poate percepe direct, fără ajutorul dispozitivelor de mărire. Acest lucru este în contrast cu observațiile (microscopie) sau teoriile (microfizică, fizică statistică) ale obiectelor cu lungimi geometrice mai mici decât poate câteva sute de micrometri.

O vedere macroscopică a unei mingi este doar asta: o minge. O vedere la microscop ar putea dezvălui o piele rotundă groasă, aparent compusă în întregime din crăpături și fisuri încrețite (văzute printr-un microscop) sau, mai jos la scară, o colecție de molecule într-o formă aproximativ sferică (așa cum este văzută printr-un microscop electronic). Un exemplu de teorie fizică care adoptă un punct de vedere macroscopic deliberat este termodinamica. Un exemplu de subiect care se extinde de la punctele de vedere macroscopice la cele microscopice este histologia.

Nu tocmai prin distincția dintre macroscopic și microscopic, mecanica clasică și cuantică sunt teorii care se disting într-un mod subtil diferit. La prima vedere s-ar putea crede că ele diferă pur și simplu prin dimensiunea obiectelor pe care le descriu, obiectele clasice fiind considerate mult mai mari în ceea ce privește masa și dimensiunea geometrică decât obiectele cuantice, de exemplu o minge de fotbal față de o particulă fină de praf. O considerație mai rafinată distinge mecanica clasică și mecanica cuantică pe baza faptului că mecanica clasică nu reușește să recunoască faptul că materia și energia nu pot fi împărțite în pachete infinitezimal de mici, astfel încât în cele din urmă diviziunea fină dezvăluie caracteristici ireductibil de granulare. Criteriul de finețe este dacă interacțiunile sunt sau nu descrise în termenii constantei lui Planck. În linii mari, mecanica clasică consideră particulele în termeni idealizați din punct de vedere matematic chiar și la fel de fine ca punctele geometrice fără magnitudine, având totuși mase finite. Mecanica clasică consideră, de asemenea, materialele extinse idealizate matematic ca fiind substanțiale continuu din punct de vedere geometric. Astfel de idealizări sunt utile pentru majoritatea calculelor de zi cu zi, dar pot eșua complet pentru molecule, atomi, fotoni și alte particule elementare. În multe privințe, mecanica clasică poate fi considerată o teorie în principal macroscopică. Pe o scară mult mai mică de atomi și molecule, mecanica clasică poate eșua, iar interacțiunile particulelor sunt apoi descrise de mecanica cuantică. Aproape de minimul absolut de temperatură, condensatul Bose-Einstein prezintă efecte la scară macroscopică care necesită o descriere de către mecanica cuantică.

În problema de măsurare cuantică, problema a ceea ce constituie macroscopic și ceea ce constituie lumea cuantică este nerezolvată și posibil de nerezolvat. Principiul corespondenței aferent poate fi articulat astfel: fiecare fenomen macroscopic poate fi formulat ca o problemă în teoria cuantică. O încălcare a principiului corespondenței ar asigura astfel o distincție empirică între macroscopic și cuantic.

În patologie, diagnosticul macroscopic implică în general patologia macroscopică, spre deosebire de histopatologia microscopică.

Termenul "megascopic" este un sinonim. „Macroscopic” se poate referi și la o „vedere mai mare”, și anume o vedere disponibilă numai dintr-o perspectivă mare (un „macroscop”) ipotetic. O poziție macroscopică ar putea fi considerată „imaginea de ansamblu”.

Fizica energiei înalte în comparație cu fizica energiei scăzute

Fizica particulelor, care se ocupă cu cele mai mici sisteme fizice, este cunoscută și sub denumirea de fizică a energiei înalte. Fizica scalelor de lungime mai mare, inclusiv scara macroscopică, este cunoscută și sub denumirea de fizică a energiei joase. Intuitiv, ar putea părea incorect să asociem „energie mare” cu fizica sistemelor foarte mici, cu masă redusă de energie, cum ar fi particulele subatomice. Prin comparație, un gram de hidrogen, un sistem macroscopic, are ~ 6×1023 de ori masa-energie a unui singur proton, un obiect central de studiu în fizica energiilor înalte. Chiar și un întreg fascicul de protoni circulați în Large Hadron Collider, un experiment de fizică de înaltă energie, conține ~ 3,23×1014 protoni, fiecare cu 6,5×1012 eV de energie, pentru o energie totală a fasciculului de ~ 2,1×1027 eV sau ~ 336,4 MJ, care este încă de ~ 2,7 × 105 ori mai mică decât masa-energie a unui singur gram de hidrogen. Cu toate acestea, domeniul macroscopic este „fizica energiei joase”, în timp ce cel al particulelor cuantice este „fizica energiei înalte”.

Motivul pentru aceasta este că „energia înaltă” se referă la energia la nivelul particulelor cuantice. În timp ce sistemele macroscopice au într-adevăr un conținut total de energie mai mare decât oricare dintre particulele lor cuantice constitutive, nu poate exista niciun experiment sau altă observație a acestei energii totale fără a extrage cantitatea respectivă de energie din fiecare dintre particulele cuantice - care este exact domeniul fizica energiei înalte. Experiențele zilnice ale materiei și ale Universului sunt caracterizate de o energie foarte scăzută. De exemplu, energia fotonică a luminii vizibile este de aproximativ 1,8 până la 3,2 eV. În mod similar, energia de disociere a legăturii unei legături carbon-carbon este de aproximativ 3,6 eV. Aceasta este scara de energie care se manifestă la nivel macroscopic, cum ar fi în reacțiile chimice. Chiar și fotonii cu energie mult mai mare, razele gamma de tipul celor produse în dezintegrarea radioactivă, au energie fotonică care este aproape întotdeauna între 105 eV și 107 eV - încă cu două ordine de mărime mai mică decât masa-energia unui singur proton. Razele gamma cu dezintegrare radioactivă sunt considerate ca parte a fizicii nucleare, mai degrabă decât a fizicii de înaltă energie.

În cele din urmă, la atingerea nivelului de particule cuantice, se dezvăluie domeniul de înaltă energie. Protonul are o masă-energie de ~ 9,4×108 eV; alte particule cuantice masive, atât elementare, cât și hadronice, au încă mai multe energie-masă. Particulele cuantice cu energie-masă mai mică fac, de asemenea, parte din fizica energiei înalte; au, de asemenea, o masă-energie care este mult mai mare decât cea la scară macroscopică (cum ar fi electronii) sau sunt implicate în mod egal în reacții la nivel de particule (cum ar fi neutrinii). Efectele relativiste, precum acceleratorii de particule și razele cosmice, pot crește și mai mult energia particulelor accelerate cu multe ordine de mărime, precum și energia totală a particulelor care provin din ciocnirea și anihilarea lor.