Durante horas, John Spiesberger pensó que su programa estaba fallando. Los números eran absurdos. El problema era que el océano estaba haciendo algo mucho más extraño de lo que esperaba.
Frente a las costas de Massachusetts, en Estados Unidos, un oceanógrafo se encontró con un resultado inesperado que terminó conectando la acústica submarina con la relatividad especial. El motivo era desconcertante, ya que, en determinadas circunstancias, el canto de una ballena parecía propagarse a una velocidad muy superior a la habitual del sonido en el agua.
¿Un canto de ballena imposible?
Todo empezó como un problema técnico. John Spiesberger, investigador visitante de la Universidad de Pensilvania, trabajaba en un programa para calcular con precisión la velocidad del sonido bajo el agua, un dato fundamental para localizar ballenas a partir de las señales captadas por varios hidrófonos repartidos por el fondo marino.
Cuanto mejor se conozca esa velocidad, con más exactitud se puede determinar dónde se encuentra el animal que emitió el sonido, algo útil para la investigación biológica y para mejorar el seguimiento de estos animales.
Sin embargo, los números que arrojaba el programa no tenían sentido. “La primera vez, obtuvimos una cifra que rondaba los 1.000 metros por segundo”, contó Spiesberger, muy por debajo de los 1.500 metros por segundo a los que suele viajar el sonido en el agua de mar. “Y luego, más adelante, obtuve valores que en ocasiones alcanzaban los 3.000 metros por segundo. Inmediatamente pensé que había un error en mi programa”.
El secreto está en las ondas
La primera sospecha recayó en el programa, pero al comprobar su funcionamiento Spiesberger descartó que aquellas cifras fueran consecuencia de un error informático. La explicación estaba en el recorrido del sonido.
Cuando la ballena se encuentra cerca de la superficie, el sonido puede alcanzar el hidrófono por caminos distintos: una parte llega sin desvíos y otra lo hace después de reflejarse en la superficie del agua. Al superponerse, ambas ondas generan lo que los físicos llaman “interferencia temporal”, un efecto similar al que podía debilitar la recepción de antiguas señales de televisión cuando dos ondas llegaban desincronizadas a la antena.
Lo curioso es que esa interferencia no acelera realmente el sonido, aunque puede hacer que la señal parezca propagarse a una velocidad supersónica.
“El efecto parece una violación de las leyes de la física”, admitió Spiesberger, “pero no lo es”.
Einstein entra en escena
Aquí es donde entra Einstein. La relatividad especial establece que la información no puede propagarse más rápido que la luz en el vacío. Sin embargo, determinadas combinaciones de ondas pueden hacer que un pico de la señal parezca desplazarse extraordinariamente rápido sin que la información viaje más rápido que la luz.
La clave está en cómo se combinan las dos señales. La directa y la reflejada llegan desfasadas y, al interferir entre sí, pueden adelantar el momento en que aparece el pico de máxima intensidad. Ese desplazamiento altera el tiempo aparente de llegada de la señal y puede dar lugar a cálculos de velocidad anómalos, aunque el sonido no se haya propagado realmente más rápido.
Por eso, aunque el resultado suene espectacular, no abre la puerta a mensajes que viajen al pasado. “No puedes usar este truco para enviar un mensaje a tu yo del pasado para que apueste en bolsa”, bromeó Spiesberger. “La causalidad no se ve alterada”.
De la teoría al experimento
El trabajo, firmado junto al Dr. Eugene Terray, del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, y publicado en Physical Review E, ofrece una descripción matemática más rigurosa de cómo la interferencia temporal puede hacer que la posición del pico de energía parezca desplazarse a velocidad supersónica.
El siguiente objetivo es comprobar el efecto fuera de las simulaciones. Para poner a prueba la idea, Spiesberger quiere recrear en tierra esas dos trayectorias, utilizando una superficie dura como elemento reflector. Si consigue observar el efecto con sonido, la misma idea podría ponerse después a prueba con luz mediante un experimento con láseres.
Con información de DW
