Ученые обнаружили странный эффект в песнях китов. Некоторые звуковые сигналы, судя по показаниям подводных датчиков, распространяются быстрее скорости звука в воде. На первый взгляд это выглядит как нарушение законов физики и даже специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. Однако объяснение оказалось гораздо прозаичнее — необычный результат возникает из-за наложения звуковых волн, которые приходят к приемнику разными путями.
Исследователь Джон Шписбергер из Пенсильванского университета изучал записи глубоких вокализаций китов с помощью акустических приемников, установленных на дне океана. Обычно скорость звука в морской воде оценивают примерно в 1500 м/с. Но расчеты ученого сначала показали значения около 1000 м/с, а затем и вовсе до 3000 м/с.
«Я сразу подумал, что в моей программе есть ошибка», — рассказал Шписбергер.Проблема, как выяснилось, заключалась не в программном обеспечении. Часть звуковой энергии двигалась напрямую к приемнику, тогда как другие волны отражались от поверхности океана и проходили более длинный путь. Когда эти сигналы встречались, возникал эффект, который исследователи называют временной интерференцией.
Из-за нее пик энергии звукового сигнала может появиться раньше, чем этого можно было бы ожидать от отдельной волны. Аппаратура в результате фиксирует положение этого пика и создает впечатление, будто сигнал движется со сверхзвуковой скоростью.
Похожий эффект известен и в оптике. Например, если направить луч света на стену под определенным углом, точка освещения может перемещаться по поверхности быстрее скорости света. При этом сами фотоны не превышают скорость света. Такая точка также не переносит информацию быстрее допустимого предела.
Именно поэтому открытие не противоречит теории Эйнштейна. Специальная теория относительности запрещает передачу информации быстрее скорости света, но особенности распространения и наложения волн могут создавать пики энергии, которые математически перемещаются быстрее самой волны.
«Эффект звучит как нарушение физики. Но это не так», — объяснил Шписбергер.Исследователи считают, что временная интерференция может объяснять странные результаты при определении местоположения китов по их вокализациям. Для биологов это важно: скорость распространения звука используется при вычислении координат животных по данным нескольких подводных приемников.
Шписбергер намерен проверить гипотезу экспериментально. Сначала он планирует воспроизвести эффект с помощью звуковых волн, отраженных от твердой поверхности, а затем провести аналогичный эксперимент с лазерами. Исследование, посвященное математическому описанию этого явления, опубликовано в Physical Review E.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
