La escala macroscópica es la escala de longitud en la que los objetos o fenómenos son lo suficientemente grandes para ser visibles a simple vista , sin instrumentos ópticos de aumento . [1] [2] Es lo opuesto a microscópico .
Cuando se aplica a los fenómenos físicos y a los cuerpos, la escala macroscópica describe las cosas tal 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 menores que quizás algunos cientos de micrómetros .
Una vista macroscópica de una pelota es simplemente eso: una pelota. Una vista microscópica podría revelar una piel redonda y gruesa aparentemente compuesta en su totalidad de grietas y fisuras arrugadas (vista a través de un microscopio ) o, más abajo en la escala, una colección de moléculas en una forma aproximadamente esférica (vista a través de un microscopio electrónico ). Un ejemplo de una teoría física que adopta un punto de vista deliberadamente macroscópico es la termodinámica . Un ejemplo de un tema que se extiende desde puntos de vista macroscópicos a microscópicos es la histología .
No exactamente por la distinción entre macroscópico y microscópico, la mecánica clásica y la cuántica son teorías que se distinguen de una manera sutilmente diferente. [3] A primera vista, uno podría pensar que difieren simplemente en 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 partícula fina 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 irreducibles. 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 las partículas en términos matemáticamente idealizados incluso tan finas como puntos geométricos sin magnitud, aún teniendo sus masas finitas. La mecánica clásica también considera los materiales extendidos matemáticamente idealizados como geométricamente continuamente sustanciales. Estas idealizaciones son útiles para la mayoría de los cálculos cotidianos, pero pueden fallar por completo en el caso de 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 se describen entonces mediante la mecánica cuántica. Cerca del mínimo absoluto de temperatura , el condensado de Bose-Einstein exhibe efectos a escala macroscópica que exigen una descripción mediante la mecánica cuántica.
En el problema de la medición cuántica, la cuestión de qué constituye el mundo macroscópico y qué constituye el mundo cuántico no está resuelta y posiblemente no tenga solución. El principio de correspondencia relacionado puede articularse de la siguiente manera: todo fenómeno macroscópico puede formularse como un problema de la teoría cuántica. Una violación del principio de correspondencia garantizaría 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 "visión más amplia", es decir, una visión disponible solo desde una perspectiva amplia (un hipotético "macroscopio" ). Una posición macroscópica podría considerarse como el "panorama general".
La física de partículas , que se ocupa de los sistemas físicos más pequeños, también se conoce como física de alta energía . La física de escalas de longitud mayores , 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 [4] la masa-energía de un solo protón , un objeto central de estudio en la física de alta energía. Incluso un haz completo de protones circulado en el Gran Colisionador de Hadrones , un experimento de física de alta energía, contiene ~3,23 × 10 14 protones, [5] 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 sigue siendo ~2,7 × 10 5 veces menor que la relación masa-energía de un solo gramo de hidrógeno. Sin embargo, el ámbito macroscópico es "física de baja energía", mientras que el de las partículas cuánticas es "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 tienen de hecho un contenido total de energía mayor que cualquiera de sus partículas cuánticas constituyentes, no puede haber ningún experimento u otra observación de esta energía total sin extraer la respectiva cantidad de energía de cada una de las partículas cuánticas, que es exactamente el dominio de la física de alta energía. Las experiencias diarias de la materia y el Universo se caracterizan por una energía muy baja. 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 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 energía mucho más alta, los rayos gamma del tipo producido en la desintegración radiactiva , tienen una energía fotónica que casi siempre está entre10 5 eV y10 7 eV – todavía dos órdenes de magnitud más bajos que la masa-energía de un solo protón. Los rayos gamma de la desintegración radiactiva se consideran parte de la física nuclear , más que de la física de alta energía.
Finalmente, al llegar al nivel de partículas cuánticas, se revela el dominio de alta energía. El protón tiene una masa-energía de ~9,4 × 10 8 eV ; algunas otras partículas cuánticas masivas, tanto elementales como hadrónicas , tienen masas-energías aún mayores. Las partículas cuánticas con masas-energías más bajas también forman parte de la física de alta energía; también tienen una masa-energía que es mucho mayor que la de la escala macroscópica (como los electrones ), o están igualmente involucradas 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 .
Llamaremos a un sistema "
macroscópico
" (es decir, "
a granescala") cuando sea lo suficientemente grande para ser visible en el sentido ordinario (digamos mayor que 1 micrón, de modo que pueda al menos observarse con un microscopio usando luz ordinaria )
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