El oceanógrafo John Spiesberger estaba siguiendo llamados de ballenas cerca de Massachusetts, cuando notó que el software que estaba usando registraba velocidades mayores al límite de velocidad del sonido que viaja en el agua de mar. Spiesberger, de la Universidad de Pensilvania, pensó al principio que se trataba de un problema del programa. Después de todo, si no era culpa del software, significaría que esos llamados de las ballenas “rompían la física”.
Resultado: no había ningún problema con los códigos ni había violación de la física, pero lo que estaba viendo era todavía más extraño. Las excepcionales velocidades parecían haber venido de un efecto físico causado por el hidrófono que recibía no solo la onda de sonido directa, sino también su eco, que se reflejaba en la superficie del océano. En combinación, las señales hacían que pareciera que los llamados de las ballenas eran supersónicos, cuando en realidad el fenómeno observado es efecto de la interferencia de ondas, un hallazgo inesperado que Einstein predijo en la teoría de la relatividad especial.
“Casi nadie que oiga el llamado de una ballena pensará en la teoría de la relatividad especial en acción”, dijo Spiesberger, que publicó recientemente su hallazgo con el coautor Eugene Terray del Instituto Oceanográfico Woods Hole, en Physical Review E. Sobre la investigación, Spiesberger añadió que “jamás había adivinado que podía haber una conexión”.
Más extraño que la ficción
La mayoría de los físicos estarán de acuerdo en que la relatividad general y especial reflejan algunas de las mejores observaciones de Einstein, de las que más consecuencias han producido. La relatividad especial explica la relación entre el espacio, el tiempo, la masa y la energía (también, de allí proviene la famosa ecuación E=mc2). En el vacío la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador. Pero esto es relativo al marco de referencia del observador. Por ejemplo, cuando nada una ballena y nada un humano, ambos están sujetos a las mismas leyes de la física pero como se mueven a velocidades diferentes, los dos “marcos” experimentan el tiempo y el espacio también de manera diferente.
Como ejemplo práctico, los dispositivos GPS dependen de una red de satélites con relojes atómicos que siguen las ubicaciones con precisión. Estos satélites giran en torno a la Tierra a velocidades muy elevadas, lo que significa que avanzan unos 7 microsegundos extra cada día, “relativos” al tiempo que nosotros percibimos. Entonces, los relojes atómicos de los satélites tienen que restar 7 microsegundos cada día para que todo se mantenga consistente con el tiempo que percibimos aquí en la superficie de la Tierra.
Volvamos a las ballenas
Según Spiesberger, los oceanógrafos dependen de los hidrófonos para seguir a las ballenas. Son dispositivos que permiten a los científicos encontrar ballenas a una distancia de 100 kilómetros en el océano. Cuando el hidrófono detecta llamados de ballenas que están lejos, los científicos “podrán usarlos para ubicar al animal comparando cuándo el sonido llega a los receptores que están ubicados sobre el lecho marino”.
Sin embargo, los sonidos se mezclan cuando la ballena está físicamente más cerca de la superficie del agua. En primer lugar, el llamado de la ballena no es un paquete de ondas, prolijo y singular, que rebota en el receptor del micrófono. Eso significa que el micrófono detecta algo de sonido pero que partes de la onda de sonido pueden viajar en otras direcciones y llegar al instrumento poco después.
Cuando sucede eso inevitablemente las dos ondas pueden interferir una con otra y “adelantar el momento de llegada de la señal combinada en lugar de solo alterar su potencia”, según indica la columna de Synopsis que acompaña al trabajo publicado. Es decir que, para el observador, parecería que la llamada de la ballena es supersónica.
Según con qué lente se mire
Eso es relativo al observador. No se violaron leyes de la física, y como explica Spiesberger, lo que “parece” acelerarse no es la señal en sí sino “la posición del pico más potente de la señal” que se registró en el instrumento. Dicho esto, los autores señalan en su trabajo que falta verificar mediante experimentos que lo que vieron representa una novedosa instancia de relatividad especial en la acústica submarina.
La conclusión de los dos científicos describe los potenciales experimentos. Spiesberger expresó su intención de replicar la versión “acústica” de sus observaciones. Si funciona, hasta podría ser posible replicar el efecto con luz, en lugar de sonido.
