精品文档---下载后可任意编辑现在,人们通过大量的科学讨论和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去讨论解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速进展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而讨论基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的讨论尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深化,因而对其划分也就还处于变动之中。即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也比较模糊,有许多现象会在几个尺度层次中发生。在材料科学与工程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法,例如:有的材料设计科学家按讨论对象的空间尺度划分为三个层次:(1)工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计讨论。(2)连续模型尺度:典型尺度在 1Lm 量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为。(3)微观设计层次:空间尺度在 1nm 量级,是原子、分子层次的设计。国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即(1)宏观这是人类日常活动的主要范围,即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空。人的衣食住行,生产、生活无不在此尺度范围内进行。其空间尺度大致在 0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离),时间尺度则大致在 0.01 秒(短跑时人所能分辨的速度最小差异)至 100 年(人的寿命差不多都在百年以内)。现今风行的人体工程学就是以人体尺度 1m 上下为主要参照的。(2)介观介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。其尺度主要在毫米量级。用普通光学显微镜就可以观察。在材料学中其代表物是晶粒,也...
