Учени откриха странен ефект в песните на китовете. Някои звукови сигнали, съдейки по показанията на подводните сензори, се движат по-бързо от скоростта на звука във водата. На пръв поглед това изглежда като нарушение на законите на физиката и дори на специалната теория на относителността на Алберт Айнщайн. Обяснението обаче се оказа много по-прозаично , необичайният резултат възниква поради наслагването на звукови вълни, които идват към приемника по различни начини.

Изследователят Джон Спайсбъргър от Университета на Пенсилвания изследва записи на дълбоки вокализации на китове с помощта на акустични приемници, инсталирани на океанското дъно. Обикновено скоростта на звука в морската вода се оценява на приблизително 1500 m/s. Но изчисленията на учения първо показаха стойности от около 1000 m/s, а след това дори до 3000 m/s.

«Аз веднага си помислих, че има грешка в моята програма», каза Спайсбъргър.

Проблемът, както се оказа, не беше в софтуера. Част от звуковата енергия се движеше директно към приемника, докато други вълни се отразяваха от повърхността на океана и изминаваха по-голямо разстояние. Когато се появиха тези сигнали, се получи ефект, който изследователите наричат времева интерференция.

 

Поради това пиковата енергия на аудио сигнала може да се появи по-рано, отколкото би се очаквало от отделна вълна. В резултат на това оборудването фиксира позицията на този пик и създава впечатлението, че сигналът се движи със свръхзвукова скорост.

Подобен ефект е известен в оптиката. Например, ако лъч светлина е насочен към стена под определен ъгъл, точката на осветяване може да се движи по повърхността по-бързо от скоростта на светлината. В този случай самите фотони не надвишават скоростта на светлината. Такава точка също не прехвърля информация по-бързо от допустимата граница.

Ето защо откритието не противоречи на теорията на Айнщайн. Специалната теория на относителността забранява предаването на информация по-бързо от скоростта на светлината, но характеристиките на разпространението и суперпозицията на вълните могат да създадат енергийни пикове, които се движат математически по-бързо от самата вълна.

«Ефектът звучи като нарушение на физиката. Но това не е така», обясни Шписбергер.

Изследователите смятат, че времевата интерференция може да обясни странните резултати при определяне на местоположението на китовете въз основа на техните вокализации. Това е важно за биолозите: скоростта на разпространение на звука се използва за изчисляване на координатите на животните, като се използват данни от няколко подводни приемника.

Шписбергер възнамерява да тества хипотезата експериментално. Той първо планира да възпроизведе ефекта с помощта на звукови вълни, отразени от твърда повърхност, а след това да проведе подобен експеримент с лазери. Изследване, посветено на математическото описание на това явление, е публикувано във Physical Review E.

Hi-Tech Mail