非线性相互作用和线性相互作用是人们描述物理变化过程时引入的概念。 线性系统发生变化时，往往是逐渐进行的；而非线性系统发生变化时，往往有性质上的转化和跳跃。受到外界影响时，线性的系统会逐渐地作出响应，而非线性系统则很复杂，有时对外界信号拒不理睬，而有时又反映激烈。作为一个整体，线性系统连续变化，会随着时间而改变状态；而非线性系统却可以长时间保持自己的稳定。 比如牛顿第二定律所描述的物体速度的变化就是线性的，在一个已知的力作用下，我们可以确定地知道物体速度是如何变化的；而电子轨道的能级差则是非线性变化。