La bistabilité est un terme pour tout système dynamique à deux équilibres. C’est-à-dire un système qui peut être au repos dans deux, et seulement, deux positions différentes parce que celles-ci sont dominantes sur leurs voisins immédiats. Un système bistable sera à l’un de ses équilibres stables la plupart du temps, mais pas nécessairement tout le temps.
Un modèle bidimensionnel d’espace d’état peut définir précisément la bistabilité. Une fonction bistable a exactement deux optima, vers lesquels par définition le système est susceptible de se diriger. Dans un graphique, cela ressemble à deux creux avec un pic entre eux – en supposant que le système tende vers des positions plus basses sur la variable de l’axe des y. Ces creux n’ont pas forcément la même valeur ; l’un peut être plus profond que l’autre. Pour que le système présente une bistabilité, les creux doivent seulement être suffisamment séparés pour que le système ne glisse généralement pas du moindre optimum vers le plus grand.
Un exemple physique relativement simple de bistabilité est un interrupteur d’éclairage. Si l’interrupteur est allumé, il reste allumé ; s’il est éteint, il reste éteint. Les positions intermédiaires sont temporaires et tendent vers ces deux optima. Les autres équilibres sont rares ou inexistants.
En électronique, la bistabilité décrit un type spécifique de circuit appelé bascule. Une bascule est construite dans le but de maintenir l’une des deux positions. Ces circuits ne changent de valeur qu’en fonction d’une entrée prévisible. La simplicité de ce système lui permet de servir de bloc de construction pour des appareils beaucoup plus compliqués, notamment des ordinateurs.
La bistabilité peut également s’appliquer à des systèmes directement plus compliqués qui ne se conforment pas précisément à ce modèle. D’autres variables peuvent avoir des effets sur l’état du système, et un degré de chaos suffisamment élevé peut maintenir le système hors d’équilibre. La modélisation de ces systèmes comme bistables peut toujours être utile.
La différence entre dormir et se réveiller dans un organisme, par exemple, peut être comprise comme bistable. Éveillé et endormi sont les deux optima ; les conditions intermédiaires tendent vers ces positions. L’activité physique liée à ces deux états est extrêmement compliquée et il existe de nombreuses façons différentes d’être éveillé, endormi et quelque part entre les deux. Néanmoins, le système a des tendances bistables. Une fois qu’un organisme commence à s’éveiller, ce processus déclenche généralement un grand nombre de signaux secondaires qui l’aident à rester éveillé. Les humains ont trouvé diverses façons de compliquer cette bistabilité avec des médicaments et un éclairage intérieur, mais la bistabilité reste puissante même pour eux.