簡併

簡併（degeneracy，但英文degeneracy具有多種含義），在物理學、生物學等領域有不同解釋。例如在量子力學中，原子中的電子，由其能量確定的同一能級狀態，可以有兩種不同自旋量子數的狀態，該能級狀態是兩種不同的自旋狀態的簡併態。生物學上，簡併是指遺傳密碼子的簡併性，即同一種胺基酸具有兩個或更多個密碼子的現象。

基本介紹

• 中文名：簡併
• 外文名：degeneracy
• 包括：簡併和退化等
• 含義：被當作同一較粗糙物理狀態

物理學名詞

在物理學中，簡併是指兩個或多個不同的較精細物理狀態。

例如在量子力學中，原子中的電子，由其能量確定的同一能級狀態，可以有兩種不同自旋量子數的狀態，該能級狀態是兩種不同的自旋狀態的簡併態。在量子力學中，對一個算符的一個本徵值如果有一個以上的本徵函式，則把這種情況稱為簡併，並把它對應於同一個本徵值的本徵函式的個數稱為簡併度。

在統計物理學中，巨觀上由壓強、體積、溫度確定的同一巨觀熱力學狀態，在微觀上可以對應大量不同的微觀狀態，該熱力學狀態是這些微觀狀態的簡併態。簡併在量子力學和統計物理中的意義不同，在統計物理中，簡併是指量子效應明顯的體系。

含有簡併電子基態的非直線型分子都會產生姜-泰勒效應，而發生構型扭曲，例如六水合銅離子[Cu(OH2)6]的表象平面正方結構。

簡併態物質

簡併態物質在物理是一種自由的集團、非互動的顆粒，由量子力學的效應決定它的壓力和其它物理特徵。

它類比於古典力學中的理想氣體，但簡併態物質是離經叛道的理想氣體，它有極高的密度（在緻密星），或存在於實驗室的極低溫度下。它一般發生在諸如電子、中子、質子和費米子等物質粒子，分別被稱為電子簡併物質、中子簡併物質、等等。

在混合的粒子，像是在白矮星或金屬內的離子和電子，電子可能成簡併態，而離子不是。

以量子力學描述，自由粒子的體積受限於一定的體積內，可以是一組不連續的能量，稱為量子態。泡利不相容原理限制了相同的費米子不能占據相同的量子狀態。最低的總能量（當粒子的熱能量可以忽略不計）是所有最低能量的量子狀態都被填滿，這種狀態稱為完全簡併。

這種壓力（稱為簡併壓力或費米壓力）即使在絕對零度時依然不為零。增加粒子或是壓縮體積都會強迫粒子進入能階的量子狀態。這需要一個壓縮力，並表現為抗壓力。主要特徵是這種簡併壓力並不取決於溫度，而只和費米子的密度有關。它使高密度星的平衡狀態與恆星的熱結構無關。

簡併態物質也稱為費米氣體或簡併氣體，而速度接近光速的費米子（其粒子能量大於靜止質量能量稱為，其簡併態稱為相對論性簡併態物質。

摘自獨立學者靈遁者量子力學書籍《見微知著》

生物學名詞

概念

簡併密碼錶

天然胺基酸只有20種，但編碼胺基酸的遺傳密碼表則有60餘個，這是因為在同一生物中，同一種胺基酸有至少兩個密碼子編碼。除Trp和Met只有1個密碼子外，其它18種胺基酸均有1個以上的密碼子，Phe、Tyr、His、Gln、Glu、Asn、Asp、Lys、Cys各有2個密碼子；Ile有3個密碼子；Val、Pro、Thr、Ala、Gly各有4個密碼子；Leu、Arg、Ser各有6個密碼子。

表現

許多胺基酸的密碼子的第1和第2個鹼基相同，只有第3個鹼基不同，密碼子的簡併性,特別是第三位的胞嘧啶和尿嘧啶或鳥嘌呤和腺嘌呤的簡併性常常等同（右表），這說明為什麼在不同生物的DNA中的AT/GC比率會有很大的變異,而其蛋白質的胺基酸相對比例卻沒有很大的變化。

對應於同一種胺基酸的不同密碼子稱為同義密碼子（synonymous codon），只有色氨酸與甲硫氨酸僅有1個密碼子。

意義

密碼子簡併性具有重要的生物學意義，它可以減少有害突變。若每種胺基酸只有一個密碼子，61個密碼子中只有20個是有意義的，各對應於一種胺基酸。剩下41個密碼子都無胺基酸所對應，將導致肽鏈合成終止。由基因突變而引起肽鏈合成終止的機率也會大大增加。簡併性使得那些即使密碼子中鹼基被改變，仍然能編碼原來胺基酸的可能性大為提高。密碼的簡併也使DNA分子上鹼基組成有較大餘地的變動，例如細菌DNA中G+C含量變動很大，但不同G+C含量的細菌卻可以編碼出相同的多肽鏈。所以遺傳密碼的簡併性在物種的穩定上起著重要的作用。