
【化】 degeneracy; degeneration
在漢英詞典框架下,"簡并性"對應的英文術語為degeneracy,指同一系統中多個不同狀态共享相同物理量或功能的特性。該概念具有跨學科特征,其核心内涵可分為三方面:
一、物理學定義 量子力學中簡并性特指能量簡并态,即不同量子态擁有相同能量值。例如氫原子的電子軌道簡并現象,可通過薛定塞方程驗證: $$ hat{H}psi_n = E_npsin $$ 其中不同波函數$psi{nlm}$可能對應同一本征值$E_n$。美國物理學會(APS)将其定義為"系統對稱性導緻的等價态共存"。
二、生物學延伸 遺傳學中表現為密碼子簡并性,即64種三聯體密碼子中61種對應20種氨基酸,例如亮氨酸可由6種不同密碼子編碼。這種冗餘設計增強基因表達容錯性,被《自然》期刊列為遺傳密碼三大特征之一。
三、工程應用 半導體領域存在能帶簡并,導帶中不同波矢電子具有相同能量,直接影響材料導電特性。IEEE标準中對此類現象有專門測量規範。數學上則表現為矩陣特征值重複度,與系統自由度縮減直接相關。
簡并性(Degeneracy)在不同學科中有不同含義,以下主要從生物學角度解釋其定義、機制及意義:
定義
指在遺傳密碼中,同一種氨基酸由兩個或更多不同密碼子編碼的現象。例如,絲氨酸可由UCU、UCC、UCA、UCG等6種密碼子編碼,而色氨酸和甲硫氨酸僅對應1個密碼子。
機制
密碼子前兩位堿基通常決定氨基酸種類,第三位堿基變化(如嘌呤變嘌呤或嘧啶變嘧啶)往往不改變氨基酸,稱為“簡并位”。例如蘇氨酸的密碼子ACU和ACC均編碼同一氨基酸。
生物學意義
其他學科中的簡并性(如量子力學中同一能級對應多種狀态)與生物學定義不同。
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