John Spiesberger mettait au point un programme destiné à calculer la vitesse du son dans ses équations de localisation de baleines. Le programme lui a renvoyé 1 000 mètres par seconde, là où le son se propage à environ 1 500 dans l’eau de mer. Puis, d’autres fois, jusqu’à 3 000. « J’ai immédiatement pensé qu’il y avait un bug dans mon programme », raconte-t-il. Après quelques heures passées dans son code, il a compris qu’il n’y en avait pas.
Deux chemins pour un même chant
Quand une baleine émet un son, une partie parvient directement à l’hydrophone posé au fond. Une autre monte jusqu’à la surface de la mer, s’y réfléchit, et redescend vers le même hydrophone avec un léger retard. Le récepteur ne reçoit donc pas un signal mais deux, décalés dans le temps.
La configuration est classique en acoustique sous-marine, où on l’appelle l’effet de miroir de Lloyd. Ce que John Spiesberger, chercheur invité au département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’université de Pennsylvanie, et Eugene Terray, de l’Institut océanographique de Woods Hole, y ont trouvé de neuf, c’est une conséquence sur le moment de l’arrivée, et non sur la seule intensité du signal.
| Publication | Physical Review E, volume 114, article 025107, 18 août 2026 |
|---|---|
| Auteurs | John L. Spiesberger (université de Pennsylvanie) et Eugene Terray (Woods Hole) |
| Préprint | arXiv:2510.20060, déposé le 22 octobre 2025 |
| Nature du travail | Théorie et simulation numérique, sans expérience à ce stade |
| Condition d’apparition | Source et récepteur proches l’un de l’autre, et l’un des deux au moins à moins de c δt / 2 de la surface |
| Financement | Office of Naval Research, subvention N00014-23-1-2336 |
Pourquoi le pic arrive en avance
Deux signaux décalés qui se superposent ne font pas simplement un signal plus fort ou plus faible. Ils font un signal de forme différente. Là où le premier monte pendant que le second descend, la somme est atténuée ; là où ils montent ensemble, elle est renforcée. Le résultat est une bouffée d’énergie dont le sommet ne se trouve plus au même endroit que le sommet de chacune des deux composantes.
Si l’on mesure alors une vitesse en divisant la distance parcourue par l’écart entre le sommet à l’émission et le sommet à la réception, on obtient une valeur qui peut dépasser la vitesse du son. C’est cette grandeur, que les auteurs notent c3d et qualifient de vitesse de pic à pic, qui atteignait 3 000 mètres par seconde dans les calculs de Spiesberger.
Rien ne court plus vite pour autant. Le sommet d’une forme n’est pas un objet qui se déplace : c’est une propriété de la forme, et la forme change en chemin. Les physiciens connaissent ce genre de résultat depuis plus d’un siècle, mais il apparaissait jusqu’ici dans des milieux dispersifs, où la vitesse dépend de la fréquence. Ici, le milieu ne disperse rien. C’est le point neuf du travail, et le titre de l’article le met en avant.
La vitesse de l’information reste sous la limite
Les simulations donnent une vitesse de l’information inférieure à c. Établir qu’une bouffée d’énergie est bien arrivée demande de l’observer assez longtemps pour la distinguer du bruit, et ce délai suffit à interdire tout transport d’information plus rapide que la limite. « Vous ne pouvez pas utiliser cette astuce pour inciter votre vous du passé à parier en bourse », résume Spiesberger. « La causalité n’est pas inversée. »
Un détail mérite d’être relevé, parce qu’il est plus subtil que la formule qui circule. Les auteurs écrivent que la vitesse de l’information issue des deux chemins en interférence peut dépasser celle que donnerait le chemin direct seul. Autrement dit, l’écho fait gagner du temps par rapport à un modèle qui l’ignore, tout en restant sous la limite absolue. Ce n’est pas la même affirmation que « plus vite que la lumière », et c’est celle qui compte pour un acousticien.
Quant à la lumière, précisément : l’extension aux ondes électromagnétiques est présentée comme une conjecture, pas comme un résultat. Les auteurs écrivent qu’ils supposent que le mécanisme vaut aussi pour ces ondes, et que, si c’est le cas, alors ils démontrent que la vitesse de l’information reste inférieure ou égale à celle de la lumière dans le vide. La couverture de ces travaux a eu tendance à effacer ce conditionnel.
Une correction publiée le lendemain
La revue Physics, éditée par la Société américaine de physique, a publié son résumé de l’article le 18 août 2026. Elle l’a corrigé le 19, avec cette note : la formulation d’origine pouvait se comprendre comme décrivant un transport d’énergie plus rapide que la lumière, et elle a été réécrite pour désigner le mouvement apparent du sommet d’un paquet d’ondes.
Vingt-quatre heures, sur le site de l’éditeur du journal qui publie l’article, pour reformuler une phrase. Cela dit assez la difficulté de l’exercice, d’autant que le titre de l’article original parle bien, lui, d’« énergie supersonique et superluminique ». Le vocabulaire de la physique désigne ici des grandeurs précises, et il induit en erreur dès qu’on le sort de son cadre.
Les hyperboloïdes ne tiennent plus
Vient l’intérêt pratique, et il est considérable pour qui écoute les cétacés. La méthode standard de localisation acoustique repose sur les différences de temps d’arrivée entre plusieurs récepteurs. Chaque paire d’hydrophones définit une surface sur laquelle la source peut se trouver, et l’intersection de ces surfaces donne la position. Notre page sur la surveillance acoustique passive décrit ces réseaux.
Cette construction suppose une chose : que le son ait voyagé à la même vitesse vers chaque récepteur. Sous cette hypothèse, les surfaces sont des hyperboloïdes, et la géométrie est simple. Si la vitesse effective diffère d’un récepteur à l’autre, l’hyperboloïde n’est plus la bonne surface, et l’intersection tombe au mauvais endroit. C’est ce que produit l’interférence avec l’écho de surface, puisqu’elle ne décale pas de la même façon les signaux reçus par des hydrophones placés différemment.
Spiesberger avait décrit la surface générale, valable quand les vitesses diffèrent, dans un article de 2004 : l’isodiachrone. Vingt-deux ans plus tard, il identifie un mécanisme physique qui rend cette généralisation nécessaire dans un cas très ordinaire, celui d’un animal qui chante près de la surface. L’erreur commise en s’en tenant aux hyperboloïdes se compte, selon le communiqué de l’université de Pennsylvanie, en centaines de mètres.
Quand la vitesse de groupe tombe à zéro
Le résultat de 2026 a un jumeau, déposé deux ans plus tôt et signé par Spiesberger avec six co-auteurs, intitulé Slowing and stopping the speed of sound. Le même mécanisme d’interférence y produit l’effet inverse : la vitesse de groupe peut chuter de plusieurs ordres de grandeur, et s’annuler lorsque source et récepteur se rapprochent tout en restant proches de la surface. C’est la valeur de 1 000 mètres par seconde qui avait d’abord surpris Spiesberger, poussée à son extrême.
Les auteurs proposent pour cette situation une image que l’on peut trouver hardie : celle de « trous noirs acoustiques tridimensionnels » aux récepteurs, par analogie avec l’horizon des événements où la vitesse de la lumière s’annule. C’est dans ce texte de 2024, et non dans celui de 2026, que la conséquence pour la localisation est énoncée le plus nettement : des vitesses de groupe qui diffèrent d’ordres de grandeur d’un récepteur à l’autre invalident l’interprétation géométrique par hyperboloïdes.
L’expérience reste à faire
Il faut le dire sans détour : à ce stade, il n’y a ni mesure en mer ni expérience de laboratoire. Il y a une théorie et sa mise en œuvre numérique. Les auteurs eux-mêmes concluent que leurs résultats devraient être facilement accessibles à une vérification expérimentale, ce qui est une manière d’admettre qu’elle n’a pas eu lieu.
Spiesberger annonce commencer par le plus simple : des microphones et un sol dur en guise de surface réfléchissante, une réplique aérienne du montage sous-marin. Si la version acoustique se comporte comme prévu, une version optique suivrait, avec une lame séparatrice envoyant un faisceau vers un réflecteur et l’autre directement vers un détecteur. Il ajoute ne pas savoir lequel des deux sera le plus commode à mesurer.
Conséquences pour l’écoute passive des cétacés
Une chose est rassurante : l’effet diminue avec la distance, parce que le retard entre les deux chemins devient négligeable devant la durée totale du trajet. Un rorqual commun entendu à cent kilomètres sur un seul hydrophone, comme le rappelle notre page sur la portée des sons de cétacés, n’est pas concerné.
Le cas à risque est l’inverse, et c’est précisément celui qui intéresse le plus : un animal proche des récepteurs et proche de la surface. Soit la configuration d’un suivi fin, en zone côtière ou sur un réseau resserré, quand on cherche à savoir non pas qu’une baleine est là, mais où elle est exactement. C’est aussi la configuration des travaux qui documentent les réactions au bruit, comme ceux sur les rorquals communs face à la prospection sismique, où quelques centaines de mètres d’écart changent la lecture d’un comportement d’évitement.
Il faut donc lire ce résultat comme un avertissement de méthode plutôt que comme une révolution. Rien n’oblige à réviser ce que l’on sait des émissions acoustiques des cétacés. En revanche, une position calculée par différence de temps d’arrivée pour un animal en surface, à faible distance d’un réseau, mérite désormais d’être assortie d’une réserve que personne n’avait formulée jusqu’ici.
Reste une remarque, sur laquelle Spiesberger insiste lui-même. « La plupart d’entre nous n’entendent pas le chant d’une baleine en se disant : tiens, voilà la relativité restreinte en action. » Le résultat n’a pas été cherché. Il est sorti d’un débogage, dans un programme écrit pour savoir où se trouvent des animaux.
Sources : J. L. Spiesberger et E. Terray, « Supersonic and superluminal energy and speed of information via temporal interference in a dispersionless environment », Physical Review E 114, 025107, 18 août 2026 (préprint arXiv:2510.20060) ; J. L. Spiesberger et coll., « Slowing and stopping the speed of sound », arXiv:2409.13769, 2024 ; J. L. Spiesberger, « Geometry of locating sounds from differences in travel time: Isodiachrons », Journal of the Acoustical Society of America 116, 3168-3177, 2004 ; Ryan Wilkinson, « Whale Calls Reveal an Unexpected Wave Effect », Physics 19, s107, 18 août 2026, avec sa correction du 19 août 2026 ; communiqué de l’université de Pennsylvanie.
