Sociedad

¿Han inventado un motor que dobla el espacio-tiempo para viajar más rápido que la luz?

La respuesta rápida es que no, en absoluto, pero sí hay avances interesantes en esta dirección.

Imagen de las galaxias Antennae tomada por la NASA mediante el telescopio espacial Hubble. Estas dos galaxias intercambian materia a más de 70 millones de años luz de distancia, por lo que viajar hasta ellas es implantable aunque pudiéramos movernos a la velocidad de la luz. La luz que nos llega de ellas escapó de sus estrellas cuando los dinosaurios todavía dominaban la Tierra.
Imagen de las galaxias Antennae tomada por la NASA mediante el telescopio espacial Hubble. FOTO: NASA Public Domain

El universo no solo es gigantesco, es demasiado gigantesco, y ese “demasiado” es intencional, porque su inmensidad excede nuestra capacidad de exploración y, ni siquiera la física más especulativa puede plantearse visitar cada rincón del universo. Muchos nos hemos angustiado calculando cuántos libros podremos leer en una vida (y, por lo tanto, cuantísimos no), y un sentimiento parecido se apodera de nosotros al pensar en el cosmos, una sensación que, por suerte, tiene nombre. Ahora que vivimos bombardeados por infinidad de estímulos hemos tenido que acuñar un término que describe el miedo a perderse algo: FOMO (fear of missing out). Y qué mayor FOMO puede haber que el de pensar en lo constreñidos que estamos por la velocidad de la luz y la vastedad del espacio.

Las malas noticias llegaron en 1905, con la teoría de la relatividad especial de Einstein. De ella se deducía que nada puede acelerar hasta alcanzar la velocidad de la luz en el vacío, esto es: 299.792,458 kilómetros por segundo. Y, por supuesto, esto significa que tampoco podremos acelerar hasta superar esta velocidad. Tenemos ante nosotros una suerte de velocidad límite que nosotros jamás alcanzaremos, y eso tiene serias implicaciones en la exploración espacial. Porque si bien no necesitamos viajar a casi 300.000 kilómetros por segundo para ir a trabajar, cuando nos planteamos viajar a otras estrellas la historia cambia. Solo para hacernos a la idea, la estrella más cercana está a 4,3 años luz, esto significa que incluso viajando a la velocidad límite tardaríamos más de 4 años en llegar. Si queremos viajar hasta la galaxia más próxima tardaremos 2 millones y medio de años. Por lo que, si no podemos superar la velocidad de la luz, explorar el espacio profundo se vuelve absolutamente prohibitivo.

¿Y si doblamos el espacio-tiempo?

Sin embargo, los seres humanos somos algo tercos y expertos en encontrar formas de trampear la ley. Y estirando un poco más esta analogía nos encontramos que, de forma análoga a como se buscan “puntos muertos” en la legislación, se puede hacer lo propio con las teorías científicas. Todo empezó en 1957 con la inocente especulación del físico y escritor de ciencia ficción John W. Campbell. Acababa de publicar su libro Islas del espacio, y en ella hablaba sobre un milagroso motor capaz de comprimir el espacio tiempo para “acortar” las distancias. Gracias a este truco, la nave podía ir de un punto a otro en menos tiempo de lo que le llevaría a un rayo de luz sin tener que violar el límite descubierto por Einstein 43 años antes.

Su idea fue tan fértil que sentó las bases de toda una tradición de motores en la ciencia ficción. Son muchísimas las historias que se han nutrido de esta idea: desde el mismísimo episodio piloto de Star Trek hasta la sempiterna serie de Doctor Who o los interminables relatos de Asimov. No obstante, por aquel entonces, los motores de curvatura eran puramente literarios, y así lo seguirían siendo hasta el 1994, con el trabajo del físico mexicano Miguel Alcubierre.

El Alcubierre-drive, a pesar de lo que muchos creen, no es un motor en sí mismo, al menos no todavía. La aportación del científico fue más sutil e igualmente brillante. Alcubierre demostró que, según las ecuaciones de campo de Einstein, era posible deformar la geometría del espacio de un modo compatible con lo que haría un motor de curvatura. No obstante, de esas mismas ecuaciones se deducía que, para conseguir algo así, comprimiendo el espacio ante nosotros y expandiéndolo por detrás, haría falta una enorme cantidad de energía negativa.

El problema de la energía negativa

Si nunca habías escuchado hablar sobre la energía negativa es porque no conocemos tal cosa ni hay motivos para pensar que exista. Suele decirse en estos casos que, dado que la energía puede transformarse en energía, la famosa ecuación E=mc2 la existencia de energía negativa implicaría la de una masa negativa y simplemente no tiene sentido hablar de que algo pesa -15 gramos, por ejemplo. ¿Cómo es posible que Alcubierre obtuviera un resultado así?

Para entenderlo tenemos que comprender que su trabajo no explicaba cómo funcionaría un hipotético motor de curvatura ni cómo debería ser empleada esa energía para plegar el espacio-tiempo. Encontró la relación y, al resolver las ecuaciones para el caso que le interesaba, obtuvo la energía que debía emplear, la cual tenía signo negativo. Esta es la clave, entender que se trata de un signo matemático, el resultado de una ecuación que pretende explicar cómo funciona el mundo, pero que no es el mundo en sí mismo. Las teorías que manejamos no están preparadas para dar respuesta a cualquier pregunta, y algunas cuestionen las ponen contra las cuerdas, demostrando su falibilidad y el hecho de que todavía no son perfectas y que hemos de seguir mejorándolas y completándolas poco a poco.

En esos casos en que se le pide a una teoría más de lo que puede ofrecer, es frecuente que sus ecuaciones devuelvan resultados incorrectos, tanto que a veces ofrecen soluciones imposibles, que no tienen un correlato con la realidad. Por ejemplo, un signo menos en el tensor de la energía de estrés de las ecuaciones de campo de Einstein.

Un ejemplo más intuitivo sería que, estudiando cómo se reproducen las bacterias de un cultivo, creara un modelo matemático que me ayudara a predecir cuántas habrá dentro de una cantidad concreta de horas. Veré que su número aumenta exponencialmente, multiplicándose por dos cada cierto tiempo, y con eso puedo crear un modelo muy sencillo que funcione fantásticamente a corto plazo. Pero si pretendo utilizarlo para predecir cuántas bacterias habrá dentro de 4 años, me encontraré una respuesta demencial: porque habrá tantas que llenarían el universo entero. A largo plazo entran en juegos factores como la escasez de comida, la limitación de espacio y otros aspectos que no contempla mi modelo exponencial. Tomarme en serio las soluciones de mi modelo cuando exceden sus límites sería, como poco, controvertido.

Así pues, la energía negativa de Alcubierre es señal de que, posiblemente, algo falle. De hecho, a esto se suma que la cantidad de energía negativa requerida es tal que incluso siendo positiva seria irrealizable. Hablamos de una cantidad de energía que, dentro de los rangos superiores estimados, podría exceder a la del propio universo. Precisamente por eso, otros científicos han buscado alternativas para, al menos, reducir la cantidad de energía requerida por estos hipotéticos motores.

¿Una nueva esperanza?

No obstante, es muy posible que mientras la energía negativa siga siendo un requisito, los motores de curvatura sean solo un sueño. Y aquí es donde entra la noticia en cuestión, porque según dicen algunos titulares, una nueva investigación ha diseñado un motor capaz de viajar más rápido que la luz con energía positiva. ¿Qué hay de cierto en esto?

Lo primero que conviene aclarar es que no se ha diseñado ningún motor, al menos no como se entiende popularmente. El trabajo de Alexey Bobrick y Gianni Martire sigue siendo estrictamente teórico. En su investigación no se contempla la tecnología necesaria para llevarlo a cabo ni el mecanismo mediante el cual se deforma el espacio, sino la energía que requiere curvarlo para que adopte determinadas geometrías que permitan el viaje mediante motores de curvatura. Es sutil, pero absolutamente determinante para entender lo increíblemente lejos que estamos de que se materialice.

En cualquier caso, es cierto que han encontrado una alternativa al trabajo de Alcubierre que permitiría que un motor de curvatura funcionara sin requerir energía negativa. No obstante, aquí está el detalle engañoso, porque si bien teóricamente podría impulsar una nave alimentado con energía positiva, para acelerarla hasta velocidades supralumínicas seguiría necesitando la quimérica energía negativa. Teniendo esto en cuenta, es evidente que el nuevo estudio no ha resuelto el problema de viajar más rápido que la luz y que la energía negativa sigue siendo un inconveniente para el desarrollo de un motor que no está ni bocetado. Claro que esto no significa que la investigación haya sido fútil, ni mucho menos.

Los trabajos previos requerían energía negativa (y en mayor cantidad) incluso para viajes a velocidades infralumínicas. El avance, aunque puramente teórico y que por lo tanto hemos de tomar con pinzas, es real y hoy estamos un poco más cerca de que existan los motores de curvatura (si es que alguna vez llegan a existir).

QUE NO TE LA CUELEN:

  • Pese a que abogamos por evitar la introducción de extranjerismos siempre que podamos rescatar un término propio que diga lo mismo (como es el caso de “mercadotecnia” en lugar de “márquetin”), FOMO no parece contar con una alternativa según indica la Fundéu.
  • Decir que nada puede viajar más rápido que la luz es conflictivo por dos motivos. En primer lugar, que la física no impide que algo viaje más rápido que la luz, si siempre se ha estado desplazando a velocidades supralumínicas, la prohibición consiste en acelerar desde velocidades infralumínicas a la velocidad de la luz o una superior. Por otro lado, nada imposibilita acelerar un objeto hasta que alcance la velocidad de la luz en un medio diferente del vacío. Un ejemplo es el agua, que ralentiza a la luz durante su viaje, haciendo que los neutrinos puedan adelantar a un haz de luz en este medio. Por eso el límite son 299.792,458 kilómetros por segundo, que es la velocidad de la luz en el vacío. Por eso, como indicamos en el artículo, es más correcto decir que nada puede acelerar hasta alcanzar la velocidad de la luz en el vacío.

REFERENCIAS (MLA):

  • Alcubierre, Miguel. “The Warp Drive: Hyper-Fast Travel Within General Relativity”. Classical And Quantum Gravity, vol 11, no. 5, 1994, pp. L73-L77. IOP Publishing, doi:10.1088/0264-9381/11/5/001.
  • Bobrick, Alexey, and Gianni Martire. “Introducing Physical Warp Drives”. Classical And Quantum Gravity, 2021. IOP Publishing, doi:10.1088/1361-6382/abdf6e. Accessed 8 Mar 2021.
  • Campbell, John. Islands Of Space. 1957.