遲滯現象

遲滯現象（Hysteresis），或稱滯回現象、滯後現象，指一系統的狀態（主要多為物理系統），不僅與當下系統的輸入有關，更會因其過去輸入過程之路徑不同，而有不同的結果，即系統的狀態取決於它本身的歷史狀態的一種性質。換句話說，一系統經過某一輸入路徑之運作後，即使輸入初始時的同樣的輸入值，狀態也不能回到其初始。例如一塊黏土放在手上，捏壓之後不再施力，此時受力與先前放在手上可視為相同，但是卻已不是先前形態了，而不同捏壓的方法，也會得到不同的形態。再例如，在一個給定的磁場中，一塊磁鐵可能含有不只一種可能的磁矩，這取決於磁場在過去的狀態。即磁場過去的狀態依然會對現在的磁鐵的磁矩產生影響，即使磁場狀態已發生了改變。遲滯現象在鐵磁體、鐵電材料、橡膠管的變形、形狀記憶合金中均可以見到。在自然系統中，它通常與不可逆的熱動力學改變如相變有關。

鐵電性材料的電位移場 $D$ 隨著電場 $E$ 首先減小，然後增加。曲線形成滯後回線。

遲滯現象存在於多種領域，如物理學、化學、工程學、生物學和經濟學。在人工系統中也遲滯現象的整合，如恆溫器，它可以避免頻繁的開關切換。物理學中的遲滯現象最初由英國物理學家詹姆斯·阿爾弗雷德·尤因發現。

具有遲滯現象的系統是非線性的，通常很難被轉換為一個數學模型。已有的數學模型包括Preisach模型（以前被用於鐵磁性遲滯現象的解釋），Bouc-Wen模型——嘗試捕捉一些遲滯現象的通用特徵。也有一些現象性的模型，如Jiles–Atherton模型。

生物系統

在細胞中的遲滯現象通常伴隨著雙穩態系統，即，一個相同的輸入可以造成兩個不同的穩定的輸出。在持續性變化的化學濃度或活性輸入的情況下，雙穩態會形成數字性的，開關樣的輸出，遲滯現象使得系統可以更好的抵抗噪音。具有遲滯現象的系統的特徵通常有，與維持在一個狀態所需要的輸入相比，轉換到另一個特定的狀態所需要的輸入值更高。

在細胞生物學中，細胞在經歷細胞分裂時會呈現遲滯現象，相比於細胞維持在有絲分裂期，在細胞從G2期轉換到有絲分裂期時，它需要更高濃度的細胞周期蛋白來實現這一狀態轉換。

在免疫系統中，T細胞也存在遲滯現象。對於一個曾經激活過的T細胞來說，它再次激活時需要更低的信號閾值。

在神經系統中，許多神經元在一個刺激條件移除後不能回復到基準狀態的現象也是遲滯現象的一個例子。

在生態系統中，生態系統的平衡態不能僅由環境因素的變量決定，也同時需要參考系統的過去狀態。

參見

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