Valarnas märkliga sång kan färdas hundratals mil genom haven. Men när forskare försökte räkna ut exakt var djuren befann sig fick de resultat som såg ut att trotsa fysikens lagar. Förklaringen visade sig ha en oväntad koppling till Albert Einstein.
Valarnas sång förbryllade forskarna – då dök Einstein upp
Vi människor hör kanske valarnas sång som ett slags undervattensmusik för stressade själar. För valarna själva är ljudet betydligt mer praktiskt.
Bardvalar använder mycket lågfrekventa ljud för att kommunicera över enorma avstånd, medan tandvalar skickar ut klickljud för att hitta föda och orientera sig i mörkret.
För forskarna är ljuden dessutom ett av de viktigaste verktygen för att hålla koll på världens valbestånd.
Det kännetecknar supersnillen
Överintelligenta människor har flera gemensamma nämnare. Kolla här!
Mikrofoner på havets botten
Med hjälp av hydrofoner – i praktiken undervattensmikrofoner – kan forskarna registrera ljud som färdas genom havet och därefter försöka räkna ut var valarna befinner sig.
Det låter enkelt.
Det är det inte.
Fysikerna John Spiesberger vid University of Pennsylvania och Eugene Terray vid Woods Hole Oceanographic Institution upptäckte att ljudsignalerna ibland kunde ge fullständigt orimliga resultat.
Ett lågfrekvent valljud kunde färdas omkring 100 kilometer innan det nådde en hydrofon på havsbotten. Men när forskarnas datorprogram räknade på signalen kunde valens uppskattade position hamna flera hundra meter fel.
Ännu märkligare blev det när systemet började beräkna ljudets hastighet.
Spiesberger fick först resultat på omkring 1 000 meter per sekund. Sedan plötsligt 3 000 meter per sekund.
Ljudets normala hastighet i havsvatten är omkring 1 500 meter per sekund.
Något såg alltså ut att färdas alldeles för fort.
Världens största djur har återvänt till sin hemvist
För flera decennier sedan slog valfångst ut blåvalen från sin hemvist i en del av Indiska Oceanen. Nu verkar valen ha flyttat tillbaka. Blåvalar fångades
Först trodde forskaren att datorn hade fel
Spiesbergers första reaktion var rimlig: programmet måste vara trasigt.
Men felet fanns inte i datorn.
När en val ger ifrån sig ett ljud går inte hela signalen raka vägen mot hydrofonen. En del av ljudet kan färdas direkt medan en annan del studsar mot havsytan innan den når mottagaren.
När de två signalerna möts kan de påverka varandra genom så kallad interferens.
Resultatet blir att den punkt där ljudvågens energi är som starkast kan förskjutas.
Och då uppstår illusionen att vågen rör sig snabbare än den egentligen gör.
Här kommer Einstein in
Det är här Albert Einsteins speciella relativitetsteori får en något oväntad biroll.
Enligt relativitetsteorin kan information inte färdas snabbare än ljuset.
Men i forskarnas modell är det inte informationen som rör sig onormalt snabbt. Det är bara formen på vågens energitopp som förskjuts.
Fysikens lagar överlever alltså.
Einstein kan återgå till att vila i frid.
Hittills har forskarna framför allt studerat fenomenet i datorsimuleringar. Spiesberger försöker nu återskapa effekten med ljud på land genom att låta signaler reflekteras mot golvet. I framtiden kan samma princip även testas med ljus.
Kan hjälpa hotade valar
Upptäckten är mer än en fysikalisk kuriositet.
Om forskarna kan förstå och korrigera hur interferensen påverkar signalerna kan nätverk av hydrofoner bli betydligt bättre på att bestämma valarnas exakta position.
Det skulle göra det enklare att kartlägga vandringsvägar, följa populationer och skydda hotade arter.
Och någonstans långt nere i havet fortsätter valarna att sjunga, fullständigt ointresserade av att deras konversationer har fått fysiker att plocka fram Einstein igen.
Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Physical Review E.
Ny forskning utmanar Einstein: Starkaste gravitationsvågorna någonsin upptäckta
Ett rekordstarkt gravitationsvågssignal från två kolliderande svarta hål ger forskare möjlighet att testa Einsteins teorier på ett sätt som aldrig
