Faz alanı, fizikçilerin sistemleri görselleştirmek ve incelemek için kullandıkları bir soyutlamadır; bu sanal alandaki her nokta sistemin veya parçalarından birinin olası bir durumunu temsil eder. Bu durumlar tipik olarak sistemin evrimi ile ilgili dinamik değişkenler seti tarafından belirlenir. Fizikçiler, pendula, merkezi bir yıldızın etrafındaki gezegenlerin ya da yaylarla birbirine bağlanan kütlelerin mekanik sistemlerini analiz etmek için özellikle faz boşluğu bulurlar. Bu bağlamlarda, bir nesnenin durumu konumu ve hızı veya eşdeğerde konumu ve momentumu ile belirlenir. Faz boşluğu, kuantum mekaniğinde karşılaşılanlar gibi klasik olmayan ve hatta deterministik olmayan sistemleri de çalışmak için kullanılabilir.
Bir yay üzerinde yukarı ve aşağı hareket eden bir kütle, faz boşluğunu göstermek için uygun bir mekanik sistemin somut bir örneğini sağlar. Kütlenin hareketi dört faktöre göre belirlenir: yayın uzunluğu, yayın sertliği, kütlenin ağırlığı ve kütlenin hızı. Yerçekimindeki dakika değişimlerinin ihmal edildiğini varsayarsak, zaman içinde bu değişikliklerin yalnızca ilk ve sonuncusu dikkate alınmaz. Bu nedenle, sistemin herhangi bir zamanda durumu sadece yayın uzunluğu ve kütlenin hızı ile belirlenir.
Birisi kütleyi aşağı çekerse, yay 10 inç (25.4 cm) uzunlukta uzayabilir. Kütle salıverildiğinde, anlık olarak istirahattedir, bu yüzden hızı 0 / s'dir. Sistemin şu andaki durumu (10 inç, 0 inç / sn) veya (25.4 cm, 0 cm / sn) olarak tanımlanabilir.
Kütle ilk önce yukarı doğru hızlanır ve daha sonra yay sıkışırken yavaşlar. Yay 6 inç (15,2 cm) uzunluğunda olduğunda kütle yükselmeyi durdurabilir. O anda, kütle bir kez daha istirahattedir, bu nedenle sistemin durumu (6 inç, 0 inç / sn) veya (15.2 cm, 0 cm / sn) olarak tanımlanabilir.
Uç noktalarda, kütle sıfır hıza sahiptir, bu nedenle, yayın uzunluğunun 8 inç (20,3 cm) olduğu aradaki yarı yolda en hızlı hareket etmesi şaşırtıcı değildir. Bu noktada kütlenin hızının 4 inç / sn (10.2 cm / sn) olduğu varsayılabilir. Orta noktayı yukarı doğru geçerken, sistemin durumu (8 inç, 4 inç / sn) veya (20.3 cm, 10.2 cm / sn) olarak tanımlanabilir. Aşağı inerken, kütle aşağı doğru hareket edecektir, bu nedenle sistemin bu noktadaki durumu (8 inç, -4 inç / sn) veya (20.3 cm, -10.2 cm / sn) olur.
Bunları ve diğer durumları grafik çizerek, sistem deneyimleri sistemin evrimini tasvir eden bir elips üretir. Böyle bir grafiğe faz grafiği denir. Belirli bir sistemin içinden geçtiği yörünge yörüngesidir.
Kütle başlangıçta daha fazla çekilseydi, faz uzayda izlenen rakam daha büyük bir elips olurdu. Eğer kütle denge noktasında serbest bırakılmış olsaydı - yayın kuvvetinin yerçekimi kuvvetini tam olarak iptal ettiği nokta - kütle yerinde kalırdı. Bu faz uzayda tek bir nokta olacaktır. Böylece, bu sistemin yörüngelerinin konsantrik elipsler olduğu görülebilir.
Yay üzerinde kütle örneği, tek bir nesne tarafından tanımlanan mekanik sistemlerin önemli bir yönünü gösterir: iki yörüngesinin kesişmesi mümkün değildir. Nesnenin durumunu temsil eden değişkenler geleceğini belirler, bu nedenle yörüngesinde her noktadan yalnızca bir yol ve bir yol olabilir. Bu nedenle, yörüngeler birbirlerini geçemez. Bu özellik, faz boşluğu kullanan sistemleri analiz etmek için son derece kullanışlıdır.
