波粒二象性

相位

一道波的相位告诉你:在某个地点、某个时刻,这道波正处于其重复循环中的何处——在波峰、在波谷,还是介于二者之间。它通常以一个角度来量度,从零一直走到一整圈,然后从头再来。相位本身是看不见的;真正要紧、也是你确实能观测到的,是两道波之间、或一道波在两个不同点之间的相位之差。

相位差是干涉的引擎。两道恰好同相抵达的波——波峰对齐波峰——叠加成一道强劲的合成波;两道恰好反相抵达的波——波峰对齐波谷——则彼此抵消。干涉图样里每一条明带与暗带,都是对相位的一笔记账:路程使波同步处为明,路程使它们相差半个循环而拉开处为暗。

在量子力学中,相位的重要性更上一层,因为波函数是用复数来描述的,每个复数都同时携带一个大小与一个相位。叠加态各部分之间的相对相位,决定了这些部分如何干涉,从而决定了你将测得什么的概率。相位正是路径测量与退相干所摧毁的那种脆弱资源,这也是为何护住它,乃是构建量子技术的核心挑战。

in phase (Δφ = 0) → reinforce; out of phase (Δφ = half cycle) → cancel

唯有相位差才要紧:同步的波相加,失步的波抵消。

整个波函数共有的一个总体相位没有可观测的效应;只有叠加态各部分之间的相对相位才会在测量中显现。这正是为何总体相位被说成是非物理的,而相对相位却是真实的。

又称
wave phase位相