Grænsetilstande

Grænsetilstande er tilstande i et fysisk, kemisk, teknisk eller matematisk system, som ligger ved grænsen mellem to regimes eller faser. De opstår typisk, når en kontrolparameter når en kritisk værdi, og systemets adfærd ændrer karakter. Grænsetilstande kan være midlertidige eller vedvarende, og de kan være følsomme over for små ændringer i betingelserne.

Fælles træk ved grænsetilstande er, at de markerer skiftepunkter i systemets dynamik eller struktur. De kan føre til kvalitativt nye mønstre eller til, at tilstanden ændrer karakter; i nogle felter forekommer kanttilstande ved grænsen mellem to faser i materialer. I praksis benyttes begrebet til at beskrive overgangspunkter, hvor systemer ændrer adfærd på grund af ændrede parametre.

Eksempler på grænsetilstande findes i forskellige felter. I fysik og materialevidenskab forekommer kanttilstande i topologiske materialer ved grænsen mellem to faser. I dynamiske systemer optræder grænsetilstande ved bifurcationer, hvor systemets langsigtede adfærd ændrer sig. I økologi og klimavidenskab betegnes tipping points som grænsepunkter mellem alternative økologiske tilstande. I teknik og ingeniørvidenskab anvendes tærskelværdier i styresystemer og kredsløb til at skifte tilstand.

Studier af grænsetilstande involverer ofte matematiske modeller, simuleringer og eksperimentelle målinger for at identificere kritiske værdier og forstå de forhold, der bestemmer skiftet. Begrebet bidrager til at forklare pludselige ændringer og til at vurdere systemers robusthed og sårbarhed.