Post invitado: Burbujas para viajar más rápido que la luz

Esta entrada participa en la celebración del quinto aniversario del blog.

Su autor es Mario Herrero, más conocido como @Fooly_Cooly, físico teórico, dueño del blog Stringers, y colaborador de Hablando de Ciencia y de Amazings.es.

-------------------------------------------------------------------------------

Los seres humanos siempre hemos sido muy de grandes empresas. Nuestro periplo evolutivo comenzó caminando de un continente a otro, un viaje más que largo y seguro que no hecho por placer y, desde entonces, no hemos parado. Desde que Colón dijo aquello de “me voy por el otro lado, que no lo conozco” (texto apócrifo), muchos han sido los que se han dado a la exploración, siempre por medio de viajes sin comparación anterior y trayendo a la civilización grandes descubrimientos y riquezas.

Estos viajes exploradores han marcado, quizás sin que muchos lo tengamos en cuenta, el desarrollo de nuestra sociedad hasta el punto de transformarla de maneras impensables. Eventos como el descubrimiento de las Américas y la infinidad de viajes posteriores o la llegada del hombre a la Luna (con un “We choose the Moon” resonando en los oídos y en los sueños de todos) representan momentos de gran importancia sin los que la historia de la humanidad no se entendería. Y sin embargo, ya hace casi cincuenta años de este último gran evento, de nuestro último gran viaje de 384 400 kilómetros y ninguna nueva empresa de esta escala se perfila en el horizonte más allá de un siempre hipotético, y a treinta años de distancia, viaje a nuestro vecino rojo que eventualmente acabará por llegar. Pero... ¿qué hay más allá? ¿cuál será la próxima empresa que el ser humano llevará a cabo en su afán descubridor? ¿Se nos ha agotado el espíritu de viajeros?

Esta próxima aventura es algo con lo que la ciencia ficción lleva soñando casi un siglo. Viviendo en un rincón tan pequeño de un universo tan inmenso como el que la ciencia nos ha hecho descubrir, muchas mentes han hervido con la necesidad de imaginar nuevos mundo y viajes de la humanidad más allá de nuestro apartado Sistema Solar. Sin embargo, este tipo de empresas seguirán perteneciendo al mundo de los sueños y la ficción literaria mientras no resolvamos unos cuantos problemas, más profundos que tecnológicos, que la Teoría de la Relatividad Especial nos impone desde que fuese formulada en 1905.

Una de las consecuencias de la teoría de Albert Einstein es que ningún objeto de nuestro universo se puede mover a una velocidad mayor que la de luz. Aunque este pueda parecer un límite absurdo cuando buscamos en Wikipedia y vemos que los susodichos rayos de colores viajan a casi 300 000 kilómetros por segundo, una rápida comparación con las distancias siderales hacen caer nuestro gozo en un pozo, pues la estrella más cercana a la nuestra, Próxima Centauri, se encuentra a aproximadamente cuatro años luz de distancia, es decir, a una distancia igual a la que la luz, con toda su vertiginosa velocidad, recorre en cuatro años. Y eso sólo para llegar a la estrella más cercana. Por tanto, los viajes a otros sistemas solares, a nuevos mundos en los que nuestra civilización se extendería, se antojan imposibles y nos condenan a vivir para siempre en nuestro pequeño punto azul pálido. Esta limitación, sin embargo, no ha detenido a muchos fanáticos de la ciencia ficción, que durante años hemos soñado con que algún recodo escondido en las leyes de la física nos diese la oportunidad de sobrepasar este límite descorazonador y nos abriese las puertas de nuestro universo.

Y la verdad es que estamos de suerte, pues este recodo apareció con un suceso que a la larga ha sido de importancia capital en la historia de la ciencia del Siglo XX, protagonizado de nuevo por Albert Einstein, quien en 1915 publicó su Teoría de la Relatividad General, una nueva teoría de la gravedad que, entre otras cosas, establece que el espacio y el tiempo son como una tela que puede ser deformada en las condiciones adecuadas y con impresionantes consecuencias. Una de ellas es que el límite de que ningún cuerpo pueda moverse a mayor velocidad que la de la luz pasa a ser un límite local, es decir, la velocidad a la que un cuerpo se mueve ya no es un concepto absoluto, sino que está definida sobre el trozo de espaciotiempo que el objeto está “pisando”... pero este parche de espacio puede moverse a su vez ¡sin límite de velocidad!

Imaginemoslo así: supongamos que estamos subidos a un tren, que representará el trocito de espaciotiempo que nos rodea, mientras que el exterior, con todos sus bucólicos arbolitos, será el resto de nuestro universo. Dentro del tren, nosotros estamos limitados a movernos a una velocidad máxima (dada, entre otras cosas, por la cantidad de lorza que nuestras barrigas arrastren). Sin embargo, como el tren puede moverse a su vez, supongamos que sin límite de velocidad, un señor apoyado fuera, bajo un chopo, observaría que nuestra velocidad respecto a él es la suma de la tren más la nuestra, que definitivamente es mucho mayor que nuestra supuesta velocidad máxima. De esta misma forma, si fuésemos capaces de hacerle alguna perrería al espaciotiempo a nuestro alrededor de manera que se mueva, podríamos ser capaces de superar el límite de la velocidad de la luz.

El primero en estudiar esta posibilidad desde un punto de vista científico fue, en 1994 (practicamente ayer), un joven físico de la universidad de Gales llamado Miguel Alcubierre, cuyo artículo The warp drive: hyper-fast travel within General Relativity sienta las bases de un supuesto hipermotor cuyo funcionamiento es relativamente sencillo de entender. La nave espacial equipada con el hipermotor se rodearía de una burbuja en el interior de la cual podría deformar el tejido del espacio y el tiempo de una manera muy concreta, contrayéndolo delante de ella y estirándolo detrás. De esta manera, un pequeño movimiento con un motor convencional la haría moverse a lo largo del espacio contraído, de tal manera que, cuando este recuperase su forma y se dilatase de nuevo, la distancia recorrida sería mucho mayor que la que la nave viajó inicialmente a velocidad subluz. El hecho de que el espacio se tenga también que estirar detrás de la nave es necesario para que el sistema funcione correctamente y se cumplan ciertas leyes físicas como la conservación de la energía. Utilizando este método, Alcubierre demuestra como un motor lo suficientemente potente no tendría límite físico de velocidad, pudiendo hacer un viaje arbitrariamente corto.

Algún lector avispado habrá saltado en la silla al leer la descripción del motor de Alcubierre (y más aún al leer el título de su artículo) pues este funcionamiento es exactamente el que, en los años 70, un grupo de guionistas ingenió para la ya mítica nave Enterprise de la serie Star Trek y que denominaron motor Warp. Así, la Enterprise utilizaría el mismo principio de encoger el Universo delante y expandirlo detrás para después realizar un pequeño salto y plantarse en el punto de llegada. No se si Alcubierre diseñó su teoría con la mítica serie de Ci-Fi en mente o si todo es más bien una casualidad fruto de unos guionistas excesivamente imaginativos, pero sí es cierto que el físico fue modesto y en el título de su paper menciona la palabra warp como una clara referencia.

¿Significa todo esto que la Enterprise, los romulanos y el klingon están cerca? Si bien es verdad que hay mucho loco aprendiendo klingon, por desgracia aún estamos muy lejos de diseñar un motor warp. Mientras que el funcionamiento del motor en sí es fisicamente posible, su fuente de energía viola un principio físico fundamental, pues tiene que tener una densidad de energía negativa, algo así como si la materia prima utilizada tuviese que tener masa negativa, lo cual es, a priori imposible. No obstante, fenómenos cuánticos como el efecto Cassimir parecen cumplir esta necesidad, por lo que en el futuro, si conseguimos entender cómo manejar este tipo de procesos, quizás podríamos plantearnos seriamente la construcción de un motor warp, pero ahora mismo la posibilidad es remota.

Podría seguir durante muchas páginas extendiéndome sobre el funcionamiento del motor, sus necesidades energéticas o sobre cómo las correciones cuánticas pueden volver inestable la burbuja, pero prefiero dejar la incógnita para que investigueis por vosotros mismos (y tener una oportunidad futura de escribir más xD). Sólo quiero terminar con una reflexión abierta. Y es que, como siempre, la ciencia ficción nos ha enseñado que los límites de nuestras imaginación están más allá de lo que creíamos y que lo que hoy es ficción, mañana puede ser realidad mientras seguimos avanzando en nuestro periplo de conocimiento.

Y es que, como dicen en El juego de Ender: “Y cuando supimos que era posible, lo hicimos”.