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 . [1] [2] Es lo opuesto a microscópico .
Cuando se aplica a fenómenos físicos y 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 teorías (microfísica, física estadística ) de objetos de longitudes geométricas inferiores a quizás algunos cientos de micrómetros .
Una vista macroscópica de una pelota es solo eso: una pelota. Una vista microscópica podría revelar una piel gruesa y redonda aparentemente compuesta enteramente de grietas y fisuras arrugadas (vista a través de un microscopio ) o, más abajo en escala, una colección de moléculas en una forma aproximadamente esférica (vista 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 al microscópico es la histología .
No precisamente por la distinción entre macroscópica y microscópica, la mecánica clásica y la cuántica son teorías que se distinguen de forma sutilmente diferente. [3] A primera vista, uno podría pensar que difieren simplemente en el tamaño de los objetos que describen, ya que los objetos clásicos se consideran mucho más grandes en cuanto a 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 y la cuántica sobre la base de que la mecánica clásica no reconoce que la materia y la energía no pueden dividirse en porciones infinitamente 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 partículas en términos matemáticamente idealizados incluso tan finas como puntos geométricos sin magnitud, pero que aún tienen masas finitas. La mecánica clásica también considera que los materiales extendidos matemáticamente idealizados son 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 entonces las interacciones de las partículas se describen 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 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 patología macroscópica , en contraste con la histopatología microscópica .
El término "megascópico" es sinónimo. "Macroscópico" también puede referirse a una "vista más grande", es decir, una vista disponible sólo desde una perspectiva amplia (un hipotético "macroscopio" ). Una posición macroscópica podría considerarse el "panorama general".
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 bajas energías . Intuitivamente, podría parecer incorrecto asociar la "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 física de altas energías. Incluso un haz completo de protones que circula 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 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 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 con la materia y el Universo se caracterizan por una energía muy baja. Por ejemplo, la energía de los fotones de la luz visible es de aproximadamente 1,8 a 3,2 eV. De manera similar, la energía de disociación del 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 mayor, 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 menor que la masa-energía de un solo protón. Los rayos gamma de desintegración radiactiva se consideran parte de la física nuclear , más que de la física de altas energías.
Finalmente, al alcanzar el nivel de partícula cuántica, se revela el dominio de alta energía. El protón tiene una masa-energía de ~9,4 × 108eV ; Algunas otras partículas cuánticas masivas, tanto elementales como hadrónicas , tienen energías-masa aún mayores. Las partículas cuánticas con menor masa-energía también forman parte de la física de altas energías; también tienen una masa-energía mucho mayor que la de la escala macroscópica (como los electrones ), o participan igualmente 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 gran escala") cuando sea lo suficientemente grande como para ser visible en el sentido ordinario (digamos más de 1 micrón, de modo que al menos pueda observarse con un microscopio usando luz ordinaria). ).