Кіріспе
Физикада ұзындық масштабы – нақты бір ұзындығы немесе қашықтығы, бұл көрсеткішті бірнеше рет дәлдікпен анықтауға болады. Ұзындық масштабының түсінігі өте маңызды, себебі әртүрлі ұзындық масштабындағы физикалық құбылыстар бір-біріне әсер ете алмайды және олар ажыратылған деп есептеледі. Әртүрлі ұзындық масштабының ажыратылуы белгілі бір мәселеге қатысты маңызды ұзындық масштабын ғана сипаттайтын өзіне сәйкес теория құруға мүмкіндік береді. Ғылыми редукционизм ең қысқа ұзындықтағы физикалық заңдарды пайдаланып, үлкен ұзындықтағы тиімді сипаттаманы алуға болатынын айтады. Физиканың әртүрлі ұзындық масштабындағы сипаттамаларын бір-бірінен шығару идеясын қайта нормалау тобы арқылы сандық түрде бағалауға болады. Кванттық механикада берілген құбылыстың ұзындық масштабы оның де Бройль толқын ұзындығымен байланысты: 1=ℓ = ħ/p, мұнда ħ – Планк тұрақтысының қысқартылған шамасы, ал p – зерттеліп жатқан импульс. Релятивистік механикада уақыт және ұзындық масштабы жарық жылдамдығымен байланысты. Релятивистік кванттық механикада немесе релятивистік кванттық өріс теориясында ұзындық масштабы Планк тұрақтысы және жарық жылдамдығы арқылы импульс, уақыт және энергия масштабымен байланысты. Көбінесе жоғары энергиялық физикада ұзындық, уақыт, энергия және импульс масштабы бірдей бірліктерде сипатталатын табиғи бірліктер қолданылады (әдетте GeV сияқты энергия бірліктерімен). Ұзындық масштабы әдетте өлшемдік талдаудағы операциялық масштаб (немесе кем дегенде бір масштаб) болып табылады. Мысалы, шашырау теориясында ең көп есептелетін шама – қима, ол ұзындық бірліктерінің квадратына ие және қораларда өлшенетін шама. Берілген процестің қимасы әдетте ұзындық масштабының квадратына тең болады.
In physics, length scale is a particular length or distance determined with the precision of at most a few orders of magnitude. The concept of length scale is particularly important because physical phenomena of different length scales cannot affect each other and are said to decouple. The decoupling of different length scales makes it possible to have a self consistent theory that only describes the relevant length scales for a given problem. Scientific reductionism says that the physical laws on the shortest length scales can be used to derive the effective description at larger length scales. The idea that one can derive descriptions of physics at different length scales from one another can be quantified with the renormalization group. In quantum mechanics the length scale of a given phenomenon is related to its de Broglie wavelength
1=ℓ = ħ/p, where ħ is the reduced Planck constant and p is the momentum that is being probed. In relativistic mechanics time and length scales are related by the speed of light. In relativistic quantum mechanics or relativistic quantum field theory, length scales are related to momentum, time and energy scales through the Planck constant and the speed of light. Often in high energy physics natural units are used where length, time, energy and momentum scales are described in the same units (usually with units of energy such as GeV). Length scales are usually the operative scale (or at least one of the scales) in dimensional analysis. For instance, in scattering theory, the most common quantity to calculate is a cross section which has units of length squared and is measured in barns. The cross section of a given process is usually the square of the length scale.
Мысалдар
Атомдық ұзындық шкаласы сутек атомының мөлшерімен анықталады (яғни Бор радиусы, шамамен 53). Күшті өзара әрекеттесулердің (немесе өлшемдік трансмутация арқылы КХД-дан туындаған) ұзындық шкаласы шамамен , ал күшті өзара әрекеттесетін бөлшектердің (протон сияқты) "радиостары" шамамен осыған сай келеді. Бұл ұзындық шкаласы Юкава потенциалының қашықтығымен анықталады. Рхо-мезон сияқты күшті өзара әрекеттесетін бөлшектердің өмір сүру ұзақтығы осы ұзындық шкаласын жарық жылдамдығына бөлгенде шығады: e= 23. Күшті өзара әрекеттесетін бөлшектердің массасы байланысты энергия шкаласынан бірнеше есе артық (500-ден 3000-ға дейін). Электроәлсіз ұзындық шкаласы одан қысқа, шамамен және әлсіз векторлық бозондардың тыныш массасымен анықталады, ол шамамен 100-ге тең. Бұл ұзындық шкаласында Юкава күші әлсіз векторлық бозондар арқылы тасымалданатын қашықтық болады. Әлсіз ұзындық шкаласының шамасы алғашқыда нейтрон және мюонның ыдырауынан өлшенген Ферми тұрақтысы арқылы анықталды. Планк ұзындығы (Планк шкаласы) одан да әлдеқайда қысқа – шамамен , және ол Ньютонның гравитациялық тұрақтысынан туындайды. Мезоскопиялық шкала – сұйықтықтар мен қатты денелердегі кванттық-механикалық мінез-құлықты макроскопиялық түсініктермен сипаттауға мүмкіндік беретін ұзындық.