雙穩

關於電子學，見觸發器或複振器。

標有「1」和「3」的球處於兩種穩定位置

處於雙穩的系統有兩個平衡狀態。在物理學中，對於全體粒子，雙穩態源自於它的自由能有三個臨界點。其中兩個為最小值而最後一個為最大值。通過數學論證，最大值一定處於兩個最小值之間。默認情況下，系統的態將處於最小值態兩者之一，因為這樣對應於系統的最低能量。最大值可以被看作壁壘。

最低自由能態之間的躍遷，需要某些形式的激發能來穿透壁壘（對照化學裡的激發能和Arrhenius方程）。當穿越壁壘之後，系統將再一次靜止到下一個最低能態。需要的時間稱作弛豫時間（哪一個態將成為新態可能會有不確定性，但是通常情況下是被很好地定義了的）。

光學雙穩是一些光學器件的屬性， 它們往往可能有兩個諧振傳輸態，依賴於輸入的情況。

在生物和化學系統中

雙穩態是理解細胞內某些現象作用的關鍵，比如細胞周期過程中的決策、細胞分化和細胞凋亡。它也和某些事件，在早期的細胞內動態平衡的喪失相關，比如癌症的發生、阮病毒疾病甚至新物種形成（成種作用）。

雙穩態的產生和具有超敏性的正反饋迴路（positive feedback loop）相關。正反饋迴路，簡單地舉例來說，X激活Y，同樣Y能激活X，從本質上來說，是將輸出信號和輸入信號聯繫在了一起。對於細胞內的信號轉導來說，這種調控形式很重要，因為它能夠產生「全或無」的開關效應。研究也表明了，非常多的生物系統，比如爪蟾卵的成熟、哺乳動物鈣信號的轉導和出芽酵母的極性都與（快速或者慢速）正反饋迴路相關（在不同的時間點會有多個正反饋迴路出現）。如果一個系統同時擁有這兩類正反饋迴路，這樣可以（a）增加調節：兩種開關有着獨立的可變的激活或者失活時間；（b）將反饋迴路和多重時間尺度聯繫起來可以過濾噪聲。

雙穩態可以被修飾地更加具有穩健性，即使體系中反應物的濃度發生很大的改變，其仍能維持着「開關」這種特性。一個細胞生物學上的例子，被激活的CDK1（Cyclin Dependent Kinase 1，細胞周期蛋白依賴的激酶1）能夠激活它的激活子Cdc25，同時CDK1也會滅活它的抑制子Wee1，這樣能夠使細胞進入有絲分裂（mitosis）。如果沒有這種雙重反饋，儘管系統仍能夠具有雙穩性，但是不能夠承受體系中反應物濃度的有較大的波動。

雙穩態在果蠅胚胎發育階段中被描述過，比如頭尾軸和腹背軸的形成，以及眼睛的發育。

在生物系統中，和雙穩態有關的一個典型的例子是Sonic hedgehog （Shh），一種分泌的信號分子，對發育非常重要。Shh信號網絡表現為一個雙穩態的開關一樣，其濃度能夠引起細胞狀態的轉變。Shh可以激活gli1 和 gli2的轉錄，它們各自的基因產物也能夠作為轉錄激活物去促進自身和Shh信號通路下游基因的表達。同時，Shh信號通路也包含一個負反饋迴路，即Gli轉錄因子能夠激活阻遏子Ptc的轉錄活性。因此，Shh信號通路中同時存在的正負反饋迴路能夠產生雙穩態開關。

在生物和化學系統中，只要滿足三個條件，就能夠產生雙穩態現象：正反饋、過濾小刺激信號的機制和防止無約束增長的機制。雙穩態化學系統被廣泛地用於研究非平衡熱動力學、隨機共振和氣候變化等等。在雙穩態空間擴展系統中，局部相關性的發生和旅行波的傳播曾被分析過。

雙穩態通常可以通過滯後作用(hysteresis)來實現。從種群水平，如果將每一個個體加以考慮，在分布上就會出現雙穩態現象。

參見

• 鐵電、鐵磁
• 非穩多諧振盪器，單穩多諧振盪器。

外部連結

• optical-bistability（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）