力学系における双安定性（そうあんていせい、）とはその系が二つの安定平衡状態を持つことを言う。双安定（そうあんてい）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。
概要.
場における双安定性は、安定平衡点であるポテンシャルエネルギー極小点が二つあることに由来する。二つの極小値は異なっていても構わない。粒子が静止し続けられるのはエネルギーの局所最低である極小位置のいずれかのみである。数学的な議論によると、二つの極小点の間には必ず不安定平衡点である極大点が存在する。極大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。
双安定系は本質的にヒステリシスを伴う。すなわち、系の出力はその時点での入力の強さだけでなく、過去の履歴によって系がどちらの状態を取っているかに依存する。
数理モデル化.
以下は力学系理論で扱われるもっとも単純な双安定系の一つを数学的に表現したものである。
を通して理解できる。
非線形な結合振動子にノイズを加えた系では、二つの安定なリミットサイクルの間を前後に飛び移る「モードホッピング」と呼ばれる不安定性が現れることがあり、そのポアンカレ断面上では通常の双安定性と同様のふるまいが見られる。
生物学的・化学的システム.
生物学的・化学的なシステムが双安定性を持つには三つの必要条件を満たさなければならない。正フィードバックの存在、弱い刺激をフィルターするメカニズム、無限の出力増加を防ぐメカニズムである。空間的な広がりを持つ双安定なシステムでは局所相関の発生や進行波の出現が研究されている。
機械的システム.