De pie en las playas arenosas y azotadas por el viento de Provincetown, Massachusetts, es posible que la gente se encuentre entrecerrando los ojos hacia el horizonte, esperando que una ballena haga su gran entrada con un salto espectacular. En un buen día, podrían avistar un par. Pero para detectar la presencia de ballenas de forma más precisa y consistente, los oceanógrafos como John Spiesberger, investigador visitante del Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de la Facultad de Artes y Ciencias, rara vez se basan en la vista.
“El sonido de una ballena de aleta se puede oír a 100 kilómetros de distancia bajo el agua con un solo hidrófono”, explica Spiesberger. “Como esas llamadas viajan tan lejos, podemos usarlas para determinar la ubicación de un animal comparando el momento en que su sonido llega a los receptores distribuidos por el lecho marino”.
Pero hay un inconveniente: si intentaran rastrear una ballena cercana utilizando únicamente las leyes de la física estándar, probablemente ubicarían al animal en el lugar equivocado, con un margen de error de cientos de metros. En un artículo publicado recientemente en la revista Physical Review E, Spiesberger y su colega Eugene Terray, de la Institución Oceanográfica Woods Hole, ofrecen una posible explicación de este fenómeno: el humilde canto de las ballenas está, sorprendentemente, vinculado a los mismos límites de velocidad que Einstein dedujo del universo. Sus hallazgos podrían mejorar el seguimiento de ballenas para los conservacionistas.
“La mayoría de nosotros no oímos el canto de una ballena y pensamos: ‘¡Guau, mira la teoría especial de la relatividad en acción!'”, dice Spiesberger. “Jamás habría imaginado que existiera alguna conexión”.
Superar el límite
Cuando una ballena emite su llamada, explica Spiesberger, el sonido no sigue un único camino hacia cada receptor. Parte del sonido viaja directamente a un receptor, mientras que otra parte rebota primero en la superficie del océano, llegando con un ligero retraso.
Ese retardo puede desfasar las dos señales, provocando que interfieran entre sí y que el momento en que el sonido parece llegar al receptor se vea alterado. Spiesberger dio con esto por casualidad mientras perfeccionaba un programa informático destinado a calcular la velocidad correcta del sonido para sus ecuaciones de seguimiento de ballenas. Los resultados fueron sorprendentes.
“La primera vez, obtuvimos un valor de alrededor de 1000 metros por segundo”, dice, muy por debajo de los aproximadamente 1500 metros por segundo a los que normalmente viaja el sonido en el agua de mar. “Y luego, más adelante, obtuve valores que a veces llegaban a los 3000 metros por segundo. Inmediatamente pensé que había un error en mi programa”.
Tras examinar su software durante unas horas, descubrió que el comportamiento no era un error de programación, sino un efecto físico producido cuando un receptor captaba tanto la señal directa como su eco reflejado cuando una ballena se encontraba cerca de la superficie del océano. Los físicos lo denominan “interferencia temporal”, el mismo fenómeno que provoca que las emisiones de televisión en la antena doméstica se desvanezcan debido a que dos trayectorias llegan desfasadas o desincronizadas. La interferencia también puede adelantar el pico de energía y superar el límite de velocidad.
“El efecto suena como una violación de las leyes de la física”, dice Spiesberger, “pero no lo es”.
Lo que parece acelerarse no es la señal que transporta la información, sino la posición del pico más intenso de dicha señal. Esta distinción crucial es la razón por la que su hallazgo coincide con la teoría de Einstein.
Durante más de un siglo, los físicos han sabido que las ondas a veces parecen viajar más rápido que la luz cuando cambian de forma. Pero la información codificada en esas ondas no puede viajar más rápido que la luz, principio fundamental de la teoría de la relatividad especial de Einstein.
“No puedes usar este truco para enviarle un mensaje a tu yo del pasado para que apueste en la bolsa”, bromea Spiesberger. “La causalidad no se invierte”.
Poniendo la teoría en práctica
Por ahora, esto solo existe en la teoría y la simulación, afirma Spiesberger. Su próximo objetivo es comprobar el efecto en el mundo real, y planea empezar cerca de casa.
Ha instalado micrófonos y pretende reflejar el sonido en un suelo duro, simulando la superficie del océano que hace rebotar el canto de una ballena. Si la versión acústica funciona, la misma idea podría probarse con luz: un divisor de haz enviaría un haz hacia un reflector y otro directamente a un detector, donde ambos se encontrarían para interferir. Según Spiesberger, determinar si el sonido o la luz son indicadores más fáciles de identificar en primer lugar es una cuestión abierta.
Fuente: Phys.org.