Histereza to termin, który jest często spotykany w dziedzinie fizyki. Jest to zjawisko obserwowane w systemach, które nie odwracają swojego stanu natychmiast po zaprzestaniu oddziaływania na nie bodźca, który wywołał zmianę w ich stanie. Wróćmy jednak do podstaw – definicji podstawowych i bardziej szczegółowych – aby zrozumieć znaczenie i wpływ zjawiska histerezy w świecie fizyki.
Histereza, pochodząca z greckiego słowa „hysteresis”, oznaczającego opóźnienie, jest zjawiskiem charakteryzującym się tym, że wartość wyjściowa jest funkcją nie tylko obecnej wartości wejściowej, ale też historii wartości wejściowych. W praktyce oznacza to, że dane wejściowe sprzed pewnego czasu wpływają na bieżący stan systemu.
Jednym z najłatwiejszych do zrozumienia przykładów zjawiska histerezy jest magnesowanie i odmagnesowywanie materiałów ferromagnetycznych, takich jak żelazo. Gdy materiał ten jest poddany działaniu pola magnetycznego, staje się magnetyczny. Jednak po usunięciu pola, materiał nie traci natychmiast swoich właściwości magnetycznych. Zjawisko to nazywane jest histerezą magnetyczną.
Histereza jest obserwowana w wielu innych dziedzinach nauki. W mechanice zjawisko to jest widoczne przy odkształcaniu i odzyskiwaniu pierwotnej formy przez materiały, takie jak guma. W elektrotechnice histereza występuje w układach z przekaźnikami, a w chemii przy przemianach fazowych.
W bardzo uproszczonym ujęciu, zasada działania zjawiska histerezy może być wyjaśniona na przykładzie wahadła. Jeżeli pchniemy wahadło, zacznie się ono poruszać, ale nawet po zatrzymaniu naszej ręki, wahadło będzie kontynuowało ruch. Dopiero po pewnym czasie, po wytraceniu energii, zatrzyma się. Zatem możemy powiedzieć, że stan wyjściowy wahadła (jego pozycja i prędkość) zależał nie tylko od siły, jaką na nie oddziaływaliśmy w danej chwili, ale również od tego, jak długo i jak intensywnie ta siła była wywierana.
Z perspektywy świata fizyki, obszarów badań nad histerezą jest ogromnych. To zjawisko ma swoje odzwierciedlenie praktycznie w każdej dziedzinie technologii, nauki i inżynierii, od mikroskopijnych poziomów fizyki kwantowej, aż po ogromne skale astrofizyki. Przykładowo, obejmuje to tak różnorodne zagadnienia jak molekularne mechanizmy zjawisk biologicznych, zachowanie się materiałów pod wpływem różnych czynników zewnętrznych, czy dynamiczne procesy w galaktykach.
Dlatego zrozumienie, modelowanie i przewidywanie zjawiska histerezy mają kluczowe znaczenie dla wielu dziedzin nauki i technologii, a sama histereza prowadzi do fascynujących i często zaskakujących wyników badawczych. Chociaż histereza jest zjawiskiem powszechnym i powszechnie obserwowanym, nadal istnieje wiele pytań dotyczących jej podstawowych mechanizmów i zastosowań, które czekają na odkrycie przez naukowców.