準安定状態
メタスタビリティ(metastability)は、知識の分野によって微妙に意味が異なります。しかし、一般的な考え方としては、変化していないのに、小さな力("nudge")を加えると、より安定した別の状態に移行するものをメタスタビリティと呼んでいる。
例えば、ブロックが斜面(傾斜面)に置かれているとします。その状態を維持していると、ブロックに力を加えたり、斜面を軽く叩いて振動を与えたりします。すると、ブロックは滑り始めます。その時点で、ブロックは底に着くまで滑り続けます。底に座っているブロックは安定しています。斜面に座っていて動かないブロックは準安定。そして、動いているときのブロックは不安定です。
その実例として、雪崩があります。雪崩は不安定です(雪が山の斜面を滑り落ちています)。雪崩が終わると、雪は安定します。雪崩が始まる前は、雪は準安定である。なぜなら、ある小さな摂動によって、安定しているように見えても、実際には準安定でしかなかったからである。
質問と回答
Q: メタスタビリティとは何ですか?
A: メタスタビリティとは、何かが変化していない状態でありながら、小さな力を与えると別の、より安定した状態に移行できることを指します。
Q: 準安定性の例を挙げてください。
A: はい、斜面に置かれたブロックは、準安定性のあるものの例です。なでられるまではその場にとどまっていますが、なでられると斜面の底に滑り落ち、より安定した状態に移行するのです。
Q: どのようにして不安定になるのですか?
A: 動いているときに不安定になります。例えば、斜面のブロックがなでられた後に滑り落ち始めると不安定になります。
Q: 不安定なものの例として、どんなものがありますか?
A:雪崩は、雪が山の斜面を滑り落ちていくので、不安定なものの例です。
Q:準安定性の実例を教えてください。
A: 準安定性の実例として、雪崩が起きる前の山腹の雪が挙げられます。雪は、小さな摂動によって簡単に不安定な状態になるため、準安定性の状態にあります。
Q: 斜面に置かれたブロックは、準安定性の概念をどのように説明しているのでしょうか?
A: 斜面に置かれたブロックは、一見安定しているように見えますが、揺さぶられるとより安定した状態(斜面の底)に移行することができるため、準安定性の例と言えます。
Q: メタスタビリティの一般的な考え方は何ですか?
A:「一見安定しているように見えるが、実は一時的に安定しているだけで、小さな力でより安定した状態に移行できる」というのが、準安定性の一般的な考え方です。