Escala macroscópica - Macroscopic scale

La escala macroscópica es la escala de longitud en la que los objetos o fenómenos son lo suficientemente grandes como para ser visibles a simple vista , sin instrumentos ópticos de aumento . Es lo contrario de microscópico .

Visión general

Cuando se aplica a los fenómenos físicos y los cuerpos, la escala macroscópica describe las cosas como una persona puede percibirlas directamente, sin la ayuda de dispositivos de aumento. Esto contrasta con las observaciones ( microscopía ) o las teorías ( microfísica , física estadística ) de objetos de longitudes geométricas más pequeñas que quizás algunos cientos de micrómetros .

Una vista macroscópica de una pelota es solo eso: una pelota. Una vista microscópica podría revelar una piel redonda y gruesa aparentemente compuesta en su totalidad por grietas y fisuras arrugadas (como se ve a través de un microscopio ) o, más abajo en la escala, una colección de moléculas en una forma aproximadamente esférica (como se ve a través de un microscopio electrónico ). Un ejemplo de teoría física que adopta un punto de vista deliberadamente macroscópico es la termodinámica . Un ejemplo de un tema que se extiende desde el punto de vista macroscópico hasta el microscópico es la histología .

No del todo por la distinción entre macroscópica y microscópica, la mecánica clásica y cuántica son teorías que se distinguen de una manera sutilmente diferente. A primera vista, uno podría pensar que se diferencian simplemente por el tamaño de los objetos que describen, considerándose los objetos clásicos mucho más grandes en masa y tamaño geométrico que los objetos cuánticos, por ejemplo, una pelota de fútbol frente a una fina partícula de polvo. Una consideración más refinada distingue la mecánica clásica de la cuántica sobre la base de que la mecánica clásica no reconoce que la materia y la energía no se pueden dividir en parcelas infinitesimalmente pequeñas, de modo que, en última instancia, la división fina revela características granulares irreductibles. El criterio de finura es si las interacciones se describen o no en términos de la constante de Planck . En términos generales, la mecánica clásica considera partículas en términos matemáticamente idealizados incluso tan finos como puntos geométricos sin magnitud, que aún tienen sus masas finitas. La mecánica clásica también considera los materiales extendidos matemáticamente idealizados como geométricamente sustanciales continuamente. Tales idealizaciones son útiles para la mayoría de los cálculos cotidianos, pero pueden fallar por completo para moléculas, átomos, fotones y otras partículas elementales. En muchos sentidos, la mecánica clásica puede considerarse una teoría principalmente macroscópica. En la escala mucho más pequeña de átomos y moléculas, la mecánica clásica puede fallar, y las interacciones de las partículas son luego descritas por la mecánica cuántica. Cerca del mínimo absoluto de temperatura , el condensado de Bose-Einstein exhibe efectos a escala macroscópica que exigen una descripción por parte de la mecánica cuántica.

En el problema de la medición cuántica, la cuestión de qué constituye macroscópico y qué constituye el mundo cuántico está sin resolver y posiblemente sin solución. El Principio de Correspondencia relacionado se puede articular así: cada fenómeno macroscópico puede formularse como un problema en la teoría cuántica. Una violación del principio de correspondencia aseguraría así una distinción empírica entre lo macroscópico y lo cuántico.

En patología , el diagnóstico macroscópico generalmente implica una patología macroscópica , en contraste con la histopatología microscópica .

El término "megascópico" es un sinónimo. "Macroscópico" también puede referirse a una "vista más grande", es decir, una vista disponible solo desde una perspectiva grande (un "macroscopio" hipotético ). Una posición macroscópica podría considerarse el "panorama general".

Física de altas energías en comparación con la física de bajas energías

La física de partículas , que se ocupa de los sistemas físicos más pequeños, también se conoce como física de altas energías . La física de escalas de mayor longitud , incluida la escala macroscópica, también se conoce como física de baja energía . Intuitivamente, podría parecer incorrecto asociar "alta energía" con la física de sistemas muy pequeños y de baja masa-energía , como las partículas subatómicas. En comparación, un gramo de hidrógeno , un sistema macroscópico, tiene ~6 × 10 23 veces la masa-energía de un solo protón , un objeto central de estudio en física de altas energías. Incluso un haz completo de protones que circuló en el Gran Colisionador de Hadrones , un experimento de física de alta energía, contiene ~3,23 × 10 14 protones, cada uno con6.5 × 10 12  eV de energía, para una energía total del haz de ~2,1 × 10 27  eV o ~ 336,4 MJ , que todavía es ~2,7 × 10 5 veces menor que la masa-energía de un solo gramo de hidrógeno. Sin embargo, el ámbito macroscópico es la "física de baja energía", mientras que el de las partículas cuánticas es la "física de alta energía".

La razón de esto es que la "alta energía" se refiere a la energía a nivel de partículas cuánticas . Si bien los sistemas macroscópicos de hecho tienen un contenido de energía total mayor que cualquiera de sus partículas cuánticas constituyentes, no puede haber ningún experimento u otra observación de esta energía total sin extraer la cantidad respectiva de energía de cada una de las partículas cuánticas, que es exactamente el dominio de Física de altas energías. Las experiencias diarias de la materia y el Universo se caracterizan por tener muy poca energía. Por ejemplo, la energía fotónica de la luz visible es de aproximadamente 1,8 a 3,2 eV. De manera similar, la energía de disociación del enlace de un enlace carbono-carbono es de aproximadamente 3,6 eV. Esta es la escala de energía que se manifiesta a nivel macroscópico, como en las reacciones químicas . Incluso los fotones con una energía mucho más alta, los rayos gamma del tipo que se produce en la desintegración radiactiva , tienen una energía de fotones que casi siempre se encuentra entre10 5  eV y10 7  eV - todavía dos órdenes de magnitud más bajo que la masa-energía de un solo protón. Los rayos gamma de desintegración radiactiva se consideran parte de la física nuclear , en lugar de la física de altas energías.

Finalmente, al alcanzar el nivel de partículas cuánticas, se revela el dominio de alta energía. El protón tiene una masa-energía de ~9,4 x 10 8  eV ; algunas otras partículas cuánticas masivas, tanto elementales como hadrónicas , tienen energías de masa aún más elevadas. Las partículas cuánticas con energías de masa más bajas también forman parte de la física de altas energías; también tienen una masa-energía que es mucho más alta que la de la escala macroscópica (como los electrones ), o están igualmente involucrados en reacciones a nivel de partículas (como los neutrinos ). Los efectos relativistas , como en los aceleradores de partículas y los rayos cósmicos , pueden aumentar aún más la energía de las partículas aceleradas en muchos órdenes de magnitud, así como la energía total de las partículas que emanan de su colisión y aniquilación .

Ver también

Referencias