Hoe komt het dat als een koor eenzelfde noot zingt, ieder in zijn eigen fase, de stemmen elkaar niet uitdoven en er meer dan ruis overblijft?

Dat komt omdat de uiteindelijke "vorm" van elke stem weer anders is. Met andere woorden, ze heffen elkaar niet op. Elk mens heeft een eigen uniek geluid.
Vraag je eens af hoe het komt dat een luidspreker die maar één conus heeft toch zo veel verschillende instrumenten e.d. kan laten horen. Het ding kan tenslotte maar één ding tegelijk.
Ons gehoor (dus je hersenen) werkt zo dat als een zelfde geluid (dus de "vorm") binnen hele korte tijd (milliseconden) klinkt dan horen we dat als een aanschakeling. Gelukkig maar want anders had je voor elk instrument of zangstem een aparte versterker en luidspreker nodig.

Antwoord 1 is correct, ieder mens heeft zijn karakteristieke stemgeluid. Zo herken je direct Johnny Cash of Bono, ook al heb je het nummer nooit eerder gehoord. Overigens zijn er ook mensen met vrijwel identieke klanken, bijvoorbeeld vader/zoon, moeder/dochter maar ook Shakira en Jennifer Knapp (vind ik:-).
Maar.. Stel dat iedereen dezelfde stem zou hebben, dan zijn er nog 2 effecten die ervoor zorgen dat het geluid nooit helemaal uitdooft:
1) stel dat twee mensen vlak naast elkaar staan en een "u" zingen (de meest zuivere golf die je kunt maken, als je het goed doet zie je in een Spectrum Analyzer slechts 1 piek bij 1 frequentie). Dan nog maken lichte variaties in frequentie tussen de twee zangers dat we de twee oorspronkelijke geluiden horen plus een derde frequentie die klinkt als een continu aanzwellende en verdwijnende vibratie, die sneller fluctueert naarmate het frequentieverschil groter is.
2) Stel dat iedereen in het koor op precies dezelfde toonhoogte "u" zingt, dan zul je door de spatiele (plaatsafhankelijke) component een complexe mix van golfpieken en dalen krijgen die ervoor zorgt dat je alsnog het koor gewoon hoort maar als je van links naar rechts zou lopen zou je kleine variaties in de sterkte kunnen horen. Dit is het sterkst bij een klein aantal personen, bijv. een duo, en naarmate er meer mensen meedoen zwakken de variaties af tot je er vrijwel niks meer van kunt horen.

Overigens is het oor een bizar nauwkeurig instrument dat luchtbewegingen die het trommelvlies minder dan een waterstofatoom doen uitslaan (<0,1nm!!) al kan detecteren. En dan te bedenken dat sommige dieren een nog beter gehoor hebben. Verbluffend mooi gemaakt!!