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거시 규모

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1. 개요

거시 규모는 사람이 확대 장치의 도움 없이 직접 인식할 수 있는 물리 현상이나 물체의 크기를 설명하는 용어이다. 이는 현미경으로 관찰하거나, 미시 물리학이나 통계 역학에서 다루는 극도로 작은 물체와는 대조된다. 고전 역학은 거시적 규모의 물체를 다루지만, 양자 역학은 원자나 분자 수준의 미세한 입자들의 상호 작용을 설명한다. 또한, 입자물리학은 고에너지 물리학으로 알려져 있으며, 거시적 규모를 포함한 더 큰 길이 척도의 물리학은 저에너지 물리학으로 분류된다. 병리학에서는 육안으로 진단하는 거시적 진단이 미시적 조직 병리와 구분된다.

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거시 규모

2. 거시적 규모와 미시적 규모

물리 현상과 물체에 적용될 때, 거시적 규모는 사람이 확대 장치의 도움 없이 직접 인식할 수 있는 것들을 설명한다. 이는 현미경으로 보거나 기하학적 길이가 수백 마이크로미터보다 작은 물체에 대한 이론 (미시 물리학, 통계 역학)과는 대조적이다.

을 예로 들면, 거시적 관점에서는 그저 공일 뿐이다. 하지만 현미경적 관점, 즉 현미경으로 보면 울퉁불퉁한 균열과 틈새로 이루어진 두꺼운 둥근 표면을 볼 수 있다. 더 작은 규모로 내려가 전자 현미경으로 보면, 대략 모양의 분자 집합체를 관찰할 수 있다.

의도적으로 거시적 관점을 취하는 물리 이론에는 열역학이 있다. 거시적 관점에서 미시적 관점으로 확장되는 주제로는 조직학이 있다.

양자 측정 문제에서 거시적인 것과 양자 세계를 구성하는 것이 무엇인지에 대한 문제는 해결되지 않았으며 아마도 해결할 수 없을 것이다. 관련 대응 원리는 모든 거시적 현상이 양자 이론의 문제로 공식화될 수 있다는 것이다. 따라서 대응 원리의 위반은 거시적인 것과 양자를 경험적으로 구별할 수 있게 한다.

병리학에서 거시적 진단은 일반적으로 육안 병리를 포함하며, 이는 미시적 조직 병리와 대조된다.

"거시적"은 또한 큰 관점, 즉 큰 관점에서만 사용할 수 있는 관점을 지칭할 수도 있으며, "전체적인 그림"으로 간주될 수 있다.

2. 1. 고전 역학과 양자 역학

고전 역학과 양자 역학은 설명하는 대상의 크기뿐만 아니라, 물질과 에너지의 분할 가능성에 대한 관점에서도 차이를 보인다. 언뜻 보면 두 이론은 단순히 다루는 물체의 크기가 다르다고 생각할 수 있다. 고전 역학에서는 축구공처럼 질량과 크기가 큰 물체를 다루는 반면, 양자 역학에서는 미세한 먼지 입자와 같이 훨씬 작은 물체를 다룬다.

하지만 더 정교하게 살펴보면, 고전 역학은 물질과 에너지를 무한히 작은 소포로 나눌 수 없다는 점을 인식하지 못한다.[3] 반면 양자 역학은 미세하게 분할할수록 더 이상 환원할 수 없는 입자적 특징이 나타난다는 점을 고려한다. 이러한 세밀함의 기준은 플랑크 상수로 설명되는 상호작용의 유무이다.

고전 역학은 입자를 유한한 질량을 가진, 크기가 없는 기하학적 점으로 간주하며, 확장된 물질은 기하학적으로 연속적인 실체로 간주한다. 이러한 이상화는 일상적인 계산에는 유용하지만, 분자, 원자, 광자 등 기본 입자들의 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 고전 역학은 주로 거시적인 이론으로 간주될 수 있다. 반면 원자와 분자처럼 훨씬 작은 규모에서는 양자 역학이 입자들의 상호작용을 설명한다. 절대 영도 근처에서 나타나는 보즈-아인슈타인 응축 역시 양자 역학으로만 설명할 수 있는 거시적 규모의 현상이다.

3. 고에너지 물리학과 저에너지 물리학

입자물리학은 가장 작은 물리적 시스템을 다루며, 고에너지 물리학이라고도 불린다. 거시적 규모를 포함한 더 큰 길이 척도의 물리학은 저에너지 물리학이라고도 한다. "고에너지"가 양자 입자 수준의 에너지를 의미하기 때문에 이러한 명칭이 붙었다.[4] 거시적 시스템은 구성 양자 입자보다 더 큰 총 에너지 함량을 가지고 있지만, 각 양자 입자로부터 해당 에너지 양을 추출하는 것은 고에너지 물리학의 영역이다.

화학 반응과 같이 거시적 수준에서 나타나는 에너지 척도는 저에너지 영역에 속한다. 가시광선광자 에너지는 약 1.8~3.2 eV이며, 탄소-탄소 결합의 결합 해리 에너지는 약 3.6 eV이다. 방사성 붕괴에서 생성되는 감마선은 고에너지 물리학이 아닌 핵물리학의 일부로 간주된다.[4]

양성자는 ~ 의 질량-에너지를 가지고 있으며, 일부 다른 질량이 큰 양자 입자(강입자기본 입자)는 더 높은 질량-에너지를 갖는다. 더 낮은 질량-에너지를 가진 양자 입자(전자)나 입자 수준의 반응에 관여하는 입자(중성미자)도 고에너지 물리학의 일부이다.[4]

참조

[1] 서적 Fundamentals of Statistical and Thermal Physics https://archive.org/[...] McGraw-Hill
[2] 간행물 What in the (quantum) world is macroscopic? 2014-09
[3] 간행물 What in the (quantum) world is macroscopic? 2014-09
[4] 문서 CODATA Value: Avogadro constant http://physics.nist.[...] US National Institute of Standards and Technology 2015-06
[5] 웹사이트 Beam Requirements and Fundamental Choices http://edms.cern.ch/[...] CERN Engineering & Equipment Data Management Service (EDMS) 2016-12-10
[6] 서적 Fundamentals of Statistical and Thermal Physics https://books.google[...] Waveland Press 2009-01-05
[7] 저널 What in the (quantum) world is macroscopic? 2014-09



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