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縮退とは?

しゅくたい

縮退とは、物理学数学において、異なる状態が同一のエネルギーや値を持つ状況、またはシステムが特定の状態に収束・縮小することを指します。

縮退(しゅくたい)は、主に物理学・量子力学の用語で、複数の異なる量子状態が同じエネルギー固有値を持つ状態を指します。英語では「degeneracy(デジェネラシー)」と呼ばれます。

量子力学の文脈では、ある量子系において複数の固有状態が同一のエネルギーレベルを持つとき、その状態は「縮退している」と表現されます。たとえば水素原子の電子軌道では、同じ主量子数を持つ軌道(s、p、d軌道など)は磁場がない状態でエネルギーが同一であり、縮退しています。外部磁場をかけると縮退が解けて(縮退が解消されて)エネルギー準位が分裂します。これをゼーマン効果と呼びます。

また、情報科学・工学の文脈では「縮退運転」という用語が使われ、システムの一部が故障した際に機能を縮小しながらも運転を継続する状態を指します。

さらに数学的な文脈では、行列が縮退している(退化している)とは、その行列が正則でない(逆行列を持たない)ことを意味します。物理・数学・工学それぞれで少しずつ意味が異なるため、文脈に応じた理解が重要です。

使い方・例文

「この量子系は3重縮退しているため、磁場をかけると3本のスペクトル線に分裂します」や「システム障害時は縮退運転に切り替えて最低限のサービスを維持した」のように使います。

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