微觀、宏觀和宇觀的大體空間尺度(修改稿)

                               ——近代物理學(xué)學(xué)習(xí)雜記
編者按：此文2011-2-7曾經(jīng)yuandong以“李季科”的名字發(fā)表，近日筆者又做了些修改。由于10的若干次方表示困難，請讀者見諒。
      近代物理學(xué)把物質(zhì)結(jié)構(gòu)按其空間尺度和質(zhì)量大小，分為微觀、宏觀和宇觀；然而在空間尺度方面，又沒有明確區(qū)分它們的臨界尺度。這并不是物理學(xué)的疏漏，而是物理學(xué)還要考慮質(zhì)量、以及有關(guān)的常數(shù)等因素。例如微觀粒子，不只要考慮它的空間尺度，還要考慮它是否具有波粒二象性，其能量能否可用普朗總常量h來描述，等等。本文試圖拋開質(zhì)量、以及有關(guān)常數(shù)，做些粗略空間尺度劃分的嘗試，給大家一個大概的認(rèn)識。如有不當(dāng)，希望感興味的朋友指正。
1微觀空間的尺度
      筆者以為如下為宜：3X10的負(fù)17次方m，或3X10的負(fù)2次方fm——飛米~3X10的負(fù)7次方m，也即0.3微米=300納米=3000埃。
      相關(guān)說明如下：
     （1)下限尺度：一個質(zhì)子的空間尺度大約為1fm(飛米)=10的負(fù)15次方m，現(xiàn)在的物理手段可測知到3X10負(fù)17次方m(即百分之三飛米)，可以研究比質(zhì)子更小的粒子結(jié)構(gòu)，應(yīng)是物理學(xué)的前沿科學(xué)。
      (2)上限尺度：大約是一個復(fù)雜的大分子的尺度。雖然物理學(xué)沒有明確區(qū)分微觀與宏觀的臨界尺度，但微觀的大尺度小于μm，這是肯定的。網(wǎng)上有的資料說：微觀世界大約指空間尺度小于3X10的負(fù)7次方m(300nm)的物質(zhì)系統(tǒng)及與之相應(yīng)的場，這個尺度大約是一個大分子的尺度(普通分子尺度約為10nm?)。我同意這一觀點(diǎn)，并把300nm作為微觀上限尺度。
      (3)限度中的“3”：這也是宏觀下、上限尺度會用到的一個系數(shù)，大概與光速有關(guān)吧。
    (4) 射線檢測討論的重點(diǎn)是原子和比原子小的粒子(我統(tǒng)稱為微觀粒子)，空間尺度大約是從10埃到1fm。
2宏觀空間的尺度
      筆者以為如下為宜：大于3X10負(fù)7次方m~3X10的16次方m。
      下臨界尺寸，不再說明。上限尺度大約是太陽系的尺度，3X10的16次方m，也大約是恒星之間的平均間距。
3宇觀空間尺度
      筆者以為如下為宜： 大于3X10的16次方m~1.3X10的26次方)m(？)。
      下臨界尺寸，不再說明。上限尺度，是截止目前可觀測宇宙 半徑(即宇宙邊緣與我們的距離，又稱哈勃半徑)。括號中的問號表示：這個半徑，隨著時間延續(xù)，正在逐漸變大，這表示了所謂的“宇宙膨脹”理論。
4附：工程技術(shù)上“宏觀”和“微觀”
      與物理學(xué)不同，工程技術(shù)的宏觀與微觀分界線，似乎為0.1mm。例如X射線管的“微焦點(diǎn)”，測“微”密度計的孔徑，“微”表示≤0.1mm；  “宏觀缺陷”，似指大于0.1mm的缺陷，等等。