Между пением китов и Теорией относительности Эйнштейна обнаружилась связь

Брачный зов финвала под водой можно услышать на расстоянии до 100 километров с помощью всего одного гидрофона. Сравнивая время, за которое звук доходит до нескольких датчиков на морском дне, ученые определяют координаты животного. Однако погрешность при расчете местоположения плывущего кита составляла сотни метров. Разгадку этой аномалии обнаружили ученые из Пенсильванского университета (США). Согласно их исследованию, опубликованному в журнале Physical Review E, китовые песни оказались напрямую связаны с ограничениями скорости Вселенной, выведенными Альбертом Эйнштейном. Открытие физиков способно совершить революцию в методах защиты и сохранения морских млекопитающих.

Проблема крылась в компьютерных программах, которые рассчитывали скорость звука в воде. В нормальных условиях звук распространяется в морской воде со скоростью около 1500 метров в секунду. Однако при приближении кита к датчикам алгоритм выдавал абсурдные данные: скорость звука падала до 1000 метров в секунду или, наоборот, совершала аномальный скачок до «сверхзвуковых» 3000 метров в секунду.

Исследователи выяснили, что это не ошибка в коде, а фундаментальный физический эффект. Когда кит поет близко к поверхности океана, его звуковой сигнал идет к гидрофону двумя путями:

В физике это явление называют темпоральной интерференцией (именно из-за нее когда-то искажался телесигнал на домашних антеннах). Две волны накладываются друг за другом со смещением фаз. В результате интерференции пик звуковой энергии смещается, из-за чего датчикам кажется, что акустическая волна движется быстрее максимально возможного физического предела.

«Этот эффект выглядит как грубое нарушение законов физики, но это не так», — объясняет один из авторов исследования Джон Списбергер.

Ученые подчеркивают, что быстрее скорости звука перемещается не сам закодированный сигнал, несущий информацию, а лишь геометрическая форма волны (ее пиковая точка).

Более века назад физики доказали, что при изменении формы волны свет тоже может казаться быстрее самого себя. Но фундаментальный постулат специальной теории относительности Эйнштейна остается незыблемым: информация не может путешествовать быстрее скорости света в вакууме.

«Вы не сможете использовать этот трюк, чтобы отправить послание самому себе в прошлое и успешно сыграть на бирже, — шутит Списбергер. — Причинно-следственная связь здесь полностью сохранена».

Понимание этого квантово-подобного эффекта позволит скорректировать программное обеспечение гидрофонов, убрать «световые помехи» и определять координаты китов с точностью до метра, защищая их от столкновений с кораблями.

Быстрее скорости света? Телескоп снял странную иллюзию черной дыры

В пении птиц и китов нашли закономерности человеческого языка

Песни горбатых китов оказались похожи на джазовую импровизацию

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX