「双安定性」の版間の差分

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[[ファイル:Bistability_graph.svg|サムネイル|双安定な系の[[位置エネルギー|ポテンシャルエネルギー]]グラフ。極小値は <math>x_1</math>と <math>x_2</math> の二つある。このように二つの「谷」を持つ曲面は双安定系になりうるもので、ボールは谷の位置でのみ安定に静止できる(図の①、②)。間にある極大値 <math>x_3</math> の位置に置かれたボール③は平衡状態にあるが不安定で、わずかにでも擾乱を受けると安定点のどちらかに移ってしまう。]]
[[力学系]]における'''双安定性'''({{Lang-en-short|bistability}})とはその系が二つの安定平衡状態を持つことを言う<ref name="Morris">{{Cite book|last=Morris|first=Christopher G.|title=Academic Press Dictionary of Science and Technology|publisher=Gulf Professional publishing|date=1992|pages=267|url=https://books.google.com/books?id=nauWlPTBcjIC&pg=PA267&dq=bistable+bistability|isbn=978-0122004001}}</ref>。'''双安定'''な系は二つの状態のいずれかを取り続けることができる。双安定的なふるまいは機械的な[[リンク機構]]、[[電子回路]]、[[非線形光学|非線形光学系]]、[[化学反応]]、生理学的ないし生物学的システムなどで見られる。双安定な機械装置の例には{{仮リンク|照明スイッチ|en|Light switch}}がある。スイッチのレバーは「オン」位置か「オフ」位置のどちらかで静止するよう設計されており、中間では止まらない。
 
二つの極小点の間には必ず不安定平衡点である[[極値|極大点]]が存在することが数学的に示せる。極大点は二つの平衡位置を隔てる障壁と見られる。障壁を乗り越えるのに十分な励起エネルギーを与えられると、系は一方のエネルギー極小状態からもう一方に遷移することができる(化学系については[[活性化エネルギー]]と[[アレニウスの式]]を参照せよ)。障壁位置に達した系は[[緩和時間]]と呼ばれる時間を経てもう一方の極小状態へ緩和していく。
 
 
双安定性は[[二進法|バイナリ]]データを記憶する[[デジタル回路|デジタル回路素子]]で広く利用されており、コンピュータやある種の[[半導体メモリ]]の基本構成要素である[[フリップフロップ]]回路の本質的な特性でもある。双安定デバイスの一つの状態に「0」、もう一つの状態に「1」を割り当てることで1[[ビット]]のバイナリデータを格納できる。{{仮リンク|弛張発振器|en|relaxation oscillators}}や[[マルチバイブレータ|マルチバイブレーター]]、[[シュミットトリガ]]にも双安定性が利用されている。{{仮リンク|光双安定性|en|Optical bistability}}はある種の[[光デバイス]]が持つ特性で、入力に応じて2つの共振伝送状態が安定になるというものである。生化学システムでも双安定性が発現することがあり、構成化学物質の濃度と活量によって0か1かのスイッチ的な出力が得られる。双安定性はこれらの系の[[ヒステリシス]]と関連していることが多い。
* [http://www.answers.com/topic/optical-bistability http://www.answers.com/topic/optic-bistability]
* [https://web.archive.org/web/20111008004330/http://www.innovision.us/LatchingReed.htm 双安定リードセンサー]
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[[Category:デジタルエレクトロニクス]]
[[Category:生化学]]