Ученые следили за китами — и зафиксировали скорость почти вдвое выше скорости звука

Однако никакого нарушения законов физики исследователи не обнаружили. Речь идет не о звуке или информации, реально летящих через воду с такой скоростью, а об эффекте интерференции: прямой сигнал и его отражение складываются так, что максимум результирующей волны появляется раньше ожидаемого. Более того, эта работа пока основана на теории и численном моделировании — экспериментально эффект еще предстоит подтвердить.

Все началось с попытки точнее находить китов

Океанограф Джон Спайсбергер из Пенсильванского университета много лет занимается пассивной акустической локализацией морских млекопитающих. Вместо того чтобы искать животных визуально, исследователи устанавливают несколько подводных приемников — гидрофонов — и сравнивают время, когда один и тот же крик кита достигает разных точек.

По этой разнице можно рассчитать положение животного. Такой подход особенно полезен для китов, которые проводят значительную часть времени под водой и могут быть слышны на больших расстояниях.

Но у метода есть физическая проблема. Звук в океане не обязательно идет от кита к гидрофону единственным путем. Часть сигнала приходит непосредственно, а другая часть может сначала отразиться от поверхности воды.

Предыдущая работа Спайсбергера уже показала, что интерференция таких сигналов способна существенно менять расчетную скорость акустического импульса и тем самым влиять на определение координат животного.

Звук словно шел двумя маршрутами одновременно

Новая работа посвящена тому, что происходит, когда прямой и отраженный сигналы приходят почти одновременно.

Представить эффект можно так: кит издает звук, а гидрофон получает две его версии. Первая идет к приемнику напрямую. Вторая достигает поверхности океана, отражается от нее и только после этого приходит к тому же гидрофону.

Эти волны немного сдвинуты по времени. Когда они накладываются друг на друга, возникает интерференция — усиление одних частей сигнала и ослабление других.

В результате меняется форма всего импульса. Его наиболее выраженный максимум может оказаться в другом месте, чем был бы у сигнала, пришедшего только по прямому пути.

На модели получилось почти 2800 метров в секунду

Именно здесь ученые получили наиболее эффектный результат.

В одном из расчетных сценариев скорость распространения звука в воде была задана равной 1500 м/с. Для двух модельных сигналов исследователи рассчитали скорости появления максимумов 1694,5 и 2782,5 м/с соответственно. Обе величины превышали обычную скорость звука в заданной среде.

Во втором случае показатель оказался примерно в 1,85 раза выше исходных 1500 м/с.

На первый взгляд это выглядит так, будто звуковой импульс каким-то образом нарушил собственный предел скорости. Но именно здесь возникает главное различие между тем, где появляется максимум волнового пакета, и тем, как быстро можно передать новую информацию.

Никакой сигнал на самом деле не обогнал звук

Авторы отдельно проверили, можно ли использовать необычный эффект для более быстрой передачи информации.

В их моделировании ответ оказался отрицательным.

Хотя максимум волнового пакета появлялся так, что расчетная скорость превышала 1500 м/с, информация передавалась медленнее обычной скорости звука. Иными словами, интерференция способна перестроить форму уже распространяющегося сигнала, но не позволяет послать сообщение, которое доберется до приемника раньше физически допустимого момента.

Именно поэтому формулировка «ученые разогнали звук почти вдвое» была бы неверной. Скорость 2782,5 м/с относится к определенному способу отслеживания положения максимума волнового пакета, а не к сверхбыстрой передаче информации через воду.

Причем здесь теория относительности Эйнштейна

Необычный акустический результат заставил исследователей задаться более фундаментальным вопросом: может ли похожий эффект возникать не только со звуком, но и с электромагнитными волнами — например, светом.

Если прямой и отраженный световые сигналы будут интерферировать подобным образом, максимум волнового пакета теоретически тоже может выглядеть так, словно перемещается быстрее света.

Но авторы подчеркивают: для электромагнитных волн это пока предположение, а не экспериментальный результат. Проверка еще не проведена.

Даже если эффект удастся получить со светом, специальная теория относительности от этого не рухнет. Расчеты исследователей показывают, что новую информацию невозможно передать быстрее света в вакууме. Первый участок сигнала, способный нести новые сведения, все равно должен прийти обычным прямым путем.

Именно в этом состоит связь работы с Эйнштейном: необычно быстро может перемещаться или появляться определенная часть формы волны, но причинность и фундаментальный предел передачи информации сохраняются.

Ошибка может мешать искать китов по голосам

У работы есть и вполне практическая сторона.

При акустическом отслеживании животного его координаты часто определяют по разнице времени прихода одного и того же звука к нескольким гидрофонам. Такие расчеты зависят от предположения о скорости распространения сигнала.

Если же положение максимума импульса изменяется из-за интерференции прямого и отраженного звука, использование стандартного значения скорости может дать неверную оценку положения источника.

Предыдущие расчеты Спайсбергера и коллег уже показали, что подобные эффекты необходимо учитывать при определении координат китов по времени прихода их сигналов.

Поэтому странная физика волновых пакетов может иметь вполне конкретное применение — сделать акустическое наблюдение за морскими млекопитающими точнее.

Пока это теория, а не звук, пойманный «на сверхскорости»

У исследования есть принципиальное ограничение: полученный результат пока основан на теоретических расчетах и компьютерном моделировании.

Авторы прямо пишут, что эффект требует экспериментального подтверждения. Они считают, что проверить его можно как для акустических, так потенциально и для электромагнитных волн. Для света, например, можно разделить луч на два пути, один направить непосредственно к детектору, а другой — через отражатель, после чего снова объединить сигналы.

Поэтому нынешний результат нельзя описывать как экспериментальную регистрацию звука, реально распространяющегося со скоростью 2782,5 м/с.

Корректнее говорить, что в моделировании интерференция дала волновой пакет, максимум которого соответствовал такой кажущейся скорости.

И все же сама история необычна: задача, первоначально связанная с тем, как точнее услышать и найти кита в океане, вывела исследователей на фундаментальный вопрос о том, что именно мы имеем в виду, когда говорим о «скорости» волны.

Источник

Исследование: “Supersonic and superluminal energy and speed of information via temporal interference in a dispersionless environment”.

Авторы: John L. Spiesberger, Eugene Terray — Пенсильванский университет и Woods Hole Oceanographic Institution.

Журнал: Physical Review E, том 114, статья 025107. Работа опубликована 18 августа 2026 года.