尺度，英文是scale，有时间的尺度、空间的尺度、能量的尺度，是认识世界的基本度量。

1 时间的尺度

大约138亿年前，经过所谓的“大爆炸（Big Bang）”之后，宇宙的物质、能量、时间和空间才成了现在的样子。宇宙的这些基本特性，就成了“物理学”。

在这之后过了大约30万年，物质和能量开始形成复杂的结构，称为“原子”，再进一步构成“分子”。至于这些原子和分子的故事以及它们如何互动，就成了“化学”。

大约38亿年前，在这叫做地球的行星上，有些分子结合起来，形成一种特别庞大而精细的结构，称为“有机体”。有机体的故事，就成了“生物学”。

到了大约7万年前，东非一些属于“智人”（Homo sapiens）这一物种的生物，开始迁徙到中东，东亚，每到达一个地点，当地原生人类族群久很快会灭绝。智人开始创造出更复杂的架构，称为“文化”。而这些人类文化继续发展，就成了“历史学”。

2 空间的尺度

对于极小尺度的物质构成，从原子到质子，到直径约10^(-19)m的夸克，是目前人类能够观测到的最小尺度。

对于极大尺度，我们的宇宙诞生于135亿年前的大爆炸，考虑到宇宙的加速膨胀，宇宙的直径是135亿光年的若干倍数，达10^(27)m。

空间尺度的跨度达10^(46)的数量级，如下图所示：

遥不可及的1光年尺度：

常见的客机时速大约是每小时885千米，这样飞越1光年则需要1,220,330年。

世界上最快的飞机可以达到每小时11260千米（2004年11月16日，美国航空航天局（NASA）的飞机最高速度纪录是11260千米/小时）。依照这样的速度，飞越1光年的距离需要用95848年。

目前人造的最快物体是1970年代联邦德国和美国NASA联合建造并发射的太阳神2号探测器，最高速度为每秒70.22千米（即每小时252792千米），这样的速度飞越1光年大约需要4000年。

把宇宙按照不同尺度分割为各个可以理解的部分，确定与特定研究相关的尺寸和能量的范围。

3 能量尺度

研究极小尺度的粒子，观测更小的尺度，需要更小的波长。波长越短，则频率越高，需要的能量就越高。所以粒子物理也称为高能物理。粒子加速器（探测器）就是目前物理研究最昂贵的实验设备。

巨大的强子探测器由许许多多小的探测元件组成，有些元件设计成可以测量到微米级的精度。

大型强子探测器中的超导磁铁需要在1.9K（即比绝对零度高出1.9°C）的温度下运行，这是人们在宇宙中已知的最冷的大范围区域，它甚至比太空还要寒冷。其超导二极磁铁产生的磁场比地磁场强度大10万多倍，这是人类工业制造过的最强磁铁。容纳质子的管道中的的真空，其气压为大气压的十万亿分之一，是在大范围区域内制造过的最完全的真空。

大型强子对接机拥有巨大的能量。它的磁场本身就蕴含着相当于数吨TNT炸药的能量，而其中参与对接的粒子束蕴含着前者1/10的能量。这些能量蕴含在十亿分之一克的物质中。

3 微观、介观、宏观、宇观

不同的尺度有不同的称谓，大致可分为微观、介观、宏观、宇观。

微观（microscopic）

微观尺度是原子核、粒子物理学研究原子核、基本粒子及与之相应的场的尺度。微观世界的各层次都具有波粒二象性，服从量子力学规律。

介观（mesoscopic）

介观尺度就是指介于宏观和微观之间的尺度；一般认为它的尺度在纳米和毫米之间（有的学者认为其特征尺度为10-9~10-7米）。物体的尺寸具有宏观大小，但具有那些我们原来认为只能在微观世界中才能观察到的许多物理现象。介观粒子仍属宏观粒子，然而这种宏观粒子在低温条件下的实验结果，却表现出了微观粒子才有的量子效应，这种呈现出微观物理效应的宏观系统叫介观系统。它所服从的是介观物理学的规律，这是介乎微观与宏观之间的第三种规律──介观规律。

宏观是具有牛顿力学特征的物质存在状态，微观符合是量子力学规律的存在状态，而介观由于其具有量子力学和牛顿力学的双重特征，部分物质可能出于宏观和介观、介观和微观的双重状态。

宏观（macroscopic）

通常被认为是宏观的长度尺度，大致在1毫米至1公里之间。宏观体系的特点是物理量具有自平均性：即可以把宏观物体看成是由许多的小块所组成，每一小块是统计独立的，整个宏观物体所表现出来的性质是各小块的平均值，如果减小宏观物体的尺寸，只要还是足够大，测量的物理量，例如电导率，和系统的平均值的差别就很小。

宏观世界容易观察的物质层次。无机界包括地球上所有的物体、包围在地球表面的空气层，有对流层、平流层、电离层和扩散层，还有太阳系内的恒星、行星、卫星、彗星等。有机界包括人在内的动物、植物种群、生物群落、生态系统、生物圈，还有人类社会等。宏观世界一般服从经典力学规律，但是不同质的宏观世界具有不同的运行规律。如生物界还具有生命运动的规律；天体现象服从天体运行规律，社会运动服从社会规律等等。学术界有一种意见认为，应该抛开物质客体自身的属性，从认识论的观点，根据主体对客体的变革特征和观测特征来定义宏观世界，那么就是指人们可以直接观测，且能以物质手段加以变革的时空区域。

宇观 Cosmoscopy

可以观测到，但还不能以物质手段加以影响和变革的时空区域则为宇观世界。它们不同于宏观规模的物质过程，具有高密度、高温度、高压、大质量、大尺度、大时标等特征，运动速度大到接近光速，万有引力起主要作用并服从相对论力学规律，包括星系、星系团、总星系，距地球100亿光年的宇宙太空。60年代以来，人类对宇宙观测研究获得的一系列重要发现，如脉冲星、类星体、微波背景辐射、星际分子等都属宇观世界。宇观概念就是在总结现代天文学发展基础上提出的新概念，由我国著名天文学家戴文赛于1962年首次提出，他在《宇观的物质过程》一书中指出：“大质量加大尺度，既是宇观过程的特征，又是它的条件。”

4 尺度与适用范围

我们认识到最佳的物理定律并非必然在一切情形下都相同，都会局限于具体的尺度。牛顿经典力学和爱因斯坦的相对论都有各自的适应范围。

尺度层次	尺度单位	理论	工具
微观	费米-阿米	量子力学	粒子加速器(探测器)
介观	微米-纳米		显微镜
宏观	km	牛顿经典力学	望远镜
宇观	光年	相对论	探测器

钱学森也曾提出，现代科学应当将原有的“宏观”和“微观”概念扩充为五个，即：渺观、微观、宏观、宇观和胀观，其认为宏观、微观可能存在上下限。

相对于物理学，在哲学、社会学、经济学、地质学对宏观、中观、微观有不同的定义。