El canto de ballena que parece viajar más rápido que el sonido desafía la intuición, no la física

John Spiesberger pasó horas mirando números que no tenían sentido. El oceanógrafo visitante de la Universidad de Pensilvania estaba trabajando en un programa diseñado para medir con precisión la velocidad del sonido bajo el agua, un dato esencial para localizar ballenas usando hidrófonos dispersos en el fondo marino. Pero los resultados que arrojaba su software eran imposibles. Primero obtuvo cifras alrededor de 1.000 metros por segundo, muy por debajo de los 1.500 m/s que el sonido normalmente viaja en agua salada. Luego, en otras ocasiones, los números saltaban a 3.000 metros por segundo. Spiesberger estaba seguro de que algo fallaba en su código.

Frente a las costas de Massachusetts, este problema técnico aparente estaba a punto de revelar algo mucho más profundo sobre cómo se comporta el sonido en el océano. Cuando Spiesberger revisó meticulosamente su programa, descubrió que no había errores informáticos. Los números extraños eran reales, pero no significaban lo que parecían significar. La explicación estaba en la física de cómo viaja el sonido cuando una ballena canta cerca de la superficie del agua.

Cuando una ballena emite un sonido en aguas someras, ese sonido no toma un único camino hacia el hidrófono. Parte de la onda viaja directamente, sin obstáculos. Otra parte rebota en la superficie del agua antes de llegar al sensor. Estas dos ondas, la directa y la reflejada, llegan desfasadas entre sí. Cuando se superponen, crean lo que los físicos llaman interferencia temporal, un fenómeno similar al que antiguamente debilitaba la recepción de televisión cuando dos señales llegaban desincronizadas a la antena. Lo extraordinario es que esta interferencia puede hacer que el pico de máxima intensidad de la señal parezca desplazarse a una velocidad que supera la del sonido, aunque el sonido en sí no se esté propagando más rápido.

"El efecto parece una violación de las leyes de la física", admitió Spiesberger. Pero no lo era. Aquí es donde entra Albert Einstein. La relatividad especial establece un límite fundamental: la información no puede viajar más rápido que la luz en el vacío. Sin embargo, ciertas combinaciones de ondas pueden crear la ilusión de que algo se mueve a velocidad supersónica sin que la información real viaje más rápido que ese límite cósmico. La clave está en cómo las dos señales se combinan. Al interferir, pueden adelantar el momento en que aparece el pico de energía máxima. Este desplazamiento altera el tiempo aparente de llegada y produce cálculos de velocidad anómalos, aunque el sonido nunca haya viajado realmente más rápido de lo normal.

Spiesberger bromeó sobre las implicaciones: no se podía usar este efecto para enviar un mensaje al pasado y hacer apuestas en bolsa. La causalidad permanece intacta. El trabajo, realizado junto al Dr. Eugene Terray del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, fue publicado en Physical Review E y ofrece una descripción matemática rigurosa de cómo la interferencia temporal produce estas velocidades aparentemente supersónicas. Pero la teoría es solo el primer paso. Spiesberger ahora quiere recrear el efecto fuera de las simulaciones, usando una superficie dura como reflector para observar si el fenómeno ocurre realmente con sonido en el laboratorio. Si funciona, la misma idea podría probarse después con luz, usando láseres para validar que este comportamiento ondulatorio no es exclusivo del sonido submarino.