波粒二象性
相位
一道波的相位告訴你:在某個地點、某個時刻,這道波正處於其重複循環中的何處——在波峰、在波谷,還是介於二者之間。它通常以一個角度來量度,從零一直走到一整圈,然後從頭再來。相位本身是看不見的;真正要緊、也是你確實能觀測到的,是兩道波之間、或一道波在兩個不同點之間的相位之差。
相位差是干涉的引擎。兩道恰好同相抵達的波——波峰對齊波峰——疊加成一道強勁的合成波;兩道恰好反相抵達的波——波峰對齊波谷——則彼此抵消。干涉圖樣裡每一條明帶與暗帶,都是對相位的一筆記帳:路程使波同步處為明,路程使它們相差半個循環而拉開處為暗。
在量子力學中,相位的重要性更上一層,因為波函數是用複數來描述的,每個複數都同時攜帶一個大小與一個相位。疊加態各部分之間的相對相位,決定了這些部分如何干涉,從而決定了你將測得什麼的機率。相位正是路徑測量與退相干所摧毀的那種脆弱資源,這也是為何護住它,乃是構建量子技術的核心挑戰。
in phase (Δφ = 0) → reinforce; out of phase (Δφ = half cycle) → cancel
唯有相位差才要緊:同步的波相加,失步的波抵消。
整個波函數共有的一個總體相位沒有可觀測的效應;只有疊加態各部分之間的相對相位才會在測量中顯現。這正是為何總體相位被說成是非物理的,而相對相位卻是真實的。
又稱
另見